《銅脅迫下植物金屬結合蛋白分離鑑定和生理功能研究》是沈振國為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：銅脅迫下植物金屬結合蛋白分離鑑定和生理功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈振國
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
銅是植物必需營養元素。銅過量時，蛋白質與銅的結合會改變其結構和功能從而影響許多生理過程；同時，蛋白質與銅離子的結合可降低銅在細胞質中的離子活度。充分理解銅結合蛋白是銅毒害的靶標分子還是參與了植物的耐銅毒機制，具有十分重要的理論和實踐意義。我們在先前研究中建立了過量銅脅迫下水稻銅結合蛋白的分離和鑑定方法，新發現的銅結合蛋白（未被報導過為銅結合蛋白）包括有參與抗氧化防護和細胞壁合成的蛋白質。本項目以水稻為主要實驗材料，對過量銅脅迫下的銅結合蛋白進行分離鑑定，並從中篩選出參與細胞抗氧化防護和細胞壁合成的新銅結合蛋白為進一步研究的目標蛋白；套用體內和體外的方法研究目標蛋白的生理活性與銅脅迫的關係；克隆目標蛋白基因、分析目標基因在銅脅迫下的表達特徵。利用目標基因超表達和干涉的轉基因材料，分析銅與植物生長、組織ROS積累、抗氧化酶活性、細胞壁合成、銅積累與分配等以闡明銅結合蛋白在銅脅迫下的作用。
結題摘要
銅是植物必需營養元素。銅過量時，蛋白質與銅的結合會改變其結構和功能從而影響許多生理過程；同時，蛋白質與銅離子的結合可降低銅在細胞質中的離子活度。本項目經過4年的研究，成功建立了IMAC-2DE-MS銅結合蛋白的分離、純化技術，並利用該技術成功獲得35個差異表達的銅結合蛋白；這35個銅結合蛋白包括有參與金屬螯合丹巴、抗氧化防護和細胞壁合成的蛋白質。本研究又以金屬螯合蛋白谷胱甘肽硫轉移酶（GST）、金屬硫蛋白（MT）、植物螯合肽合酶（PCS），細胞壁相關蛋白咖啡醯輔酶A-O-甲基轉移酶（CCoAOMT），細胞壁結合蛋白類萌發蛋白（GLP）、細胞壁關聯蛋白激酶（WAK）及抗氧化防護蛋白甲硫氨酸亞碸還原酶（MSR）三大類共7個蛋白為具體研究對象，研究這些蛋白的表達與植物對重金屬耐性的關係，通過分析重金屬與植物生長、ROS積累、抗氧化酶活性、細胞壁合成、重金屬積累與分配等以闡明銅結合蛋白在銅脅迫下的生理功能。 本項目的研究結果顯示，OsGSTF2蛋白中的41號組氨酸（His），OsMSRB3蛋白第159位、第212位的半胱氨酸（Cys）對其各自蛋白的功能起著重要的作用；過量銅誘導的過氧化氫（H2O2），上調水稻OsMT2表達，提高了植物對銅脅迫的耐性；而箭舌豌豆VsPCS1參與了鎘從細胞質向液泡的轉運，調控Cd在液泡的區隔化；而箭舌豌豆VsCCoAOMT基因增加木質素的沉積；OsGLPs雖是細胞壁蛋白，但具有SOD酶的活性，可減少重金屬在植物細胞中的積累；OsWAK蛋白通過果膠甲酯酶活性調節細胞壁甲酯化程度，影響細胞壁金屬結合能力。上述蛋白在重金屬脅迫下，發揮各自、多樣性的生物學功能，這對我們充分理解銅結合蛋白是銅毒害的靶標分子還是參與了植物的耐銅毒機制，具有十分重要的理論和實踐意義。
