《鋁脅迫下大豆根系檸檬酸分泌相關基因功能分析》是依託吉林大學，由尤江峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鋁脅迫下大豆根系檸檬酸分泌相關基因功能分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：尤江峰
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋁（Al）誘導大豆根系分泌檸檬酸是大豆最重要的抗Al機制之一。本項目選擇前期基因晶片鑑定的6類14個可能與Al誘導檸檬酸分泌相關的基因，開展以下研究i、克隆基因，分析其時空轉錄表達模式及亞細胞定位，以螢光素酶（Luc）為報告基因，利用髮根農桿菌介導轉化單個或串聯基因至大豆，實時定量監測轉基因髮根Luc蛋白的表達進而分析候選基因的蛋白表達模式，並分析髮根的檸檬酸分泌等生理特徵；ⅱ、通過酵母雙雜研究候選基因之間的蛋白互作，利用已構建的大豆根尖cDNA酵母文庫，篩選檸檬酸轉運體等的互作蛋白。通過上述研究，解析Al誘導大豆根系檸檬酸分泌相關基因的功能及其協調模式，揭示Al誘導檸檬酸分泌分子機制及其調控過程，為大豆抗Al新品種的創製儲備基因資源。
結題摘要
鋁誘導大豆檸檬酸分泌是大豆最重要的抗Al機制。依據立項申請及階段進展，本項目共分析了以下括6類共20個與大豆抗鋁相關基因，他們分別是： MATE家族包括等4個同源基因，轉錄因子GmSTOP1的5個同源基因，與檸檬酸代謝相關基因GmME1，GmCS1，GmPEPC1及蛋白激酶相關基因GmFERL和GmNEK4L,線粒體膜上轉運相關基因GmDTC1，與蛋白降解相關聯的GmEBF1和GmEBF2等，與細胞壁相關聯的糖基轉移酶GmGT1，GmGT2，GmGT3。從基因的時空、專一性表達、基因型差異及組織定位工作，並基本完成上述基因的亞細胞定位工作，大部分基因均已通過在大豆髮根和擬南芥中超表達分析其與檸檬酸分泌的關係，同時，部分基因如MATE家族基因、GmSTOP1a在擬南芥上突變體atmate 或atstop1中回復表達進一步進行功能驗證。 本項目利用酵母單雜交方法，分析了轉錄因子GmSTOP1a對MATE家族基因、蘋果酸轉運體GmALMT1的調控。利用MATE家族3個蛋白，以及GmSTOP1a轉錄因子分別作誘餌，利用酵母雙雜交cDNA文庫、pull down及免疫共沉澱等實驗進行互作蛋白篩選，但至今未篩選到互作的蛋白。在此情況下，本項目新增加了鋁脅迫下大豆根尖比較磷酸化組學研究，明確大豆部分抗鋁基因編碼蛋白的修飾情況。 通過上述研究，明確的研究結論包含：1、GmME1通過對三羧酸循環的補充反應而提高鋁脅迫下大豆根系蘋果酸和檸檬酸濃度，進一步提高鋁誘導根系檸檬酸和蘋果酸的分泌而提高抗鋁性; 2、 鑑定大豆三個檸檬酸轉運體在鋁誘導大豆根系檸檬酸分泌中起重要作用，而三個基因轉錄表達不同而在檸檬酸分泌的專一性、基因型差異和時間上貢獻不同； 3、大豆基因組中五個GmSTOP1基因均回響於鋁脅迫，定位於細胞核中且具有轉錄活性，其中GmSTOP1a具有AtSTOP1的部分調控抗鋁和低pH的功能；且發現GmSTOP1對檸檬酸轉運體及蘋果酸轉運體基因的調控。 4、通過比較磷酸組學鑑定到一系列的抗鋁蛋白的磷酸化，表明磷酸化過程在大豆抗鋁中的重要作用。 其他基因功能需補充一定實驗以完善文章發表。 通過以上研究，解析鋁誘導大豆根系檸檬酸分泌相關基因的功能、揭示鋁誘導檸檬酸分泌分子機制及其調控過程，為進一步掲示大豆抗鋁機制提供科學支撐。
