《雨生紅球藻多拷貝基因bkts差異表達的轉錄調控機理》是依託深圳大學，由王潮崗擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雨生紅球藻多拷貝基因bkts差異表達的轉錄調控機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王潮崗
- 依託單位：深圳大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
β-胡蘿蔔素酮化酶基因（bkts）是雨生紅球藻蝦青素合成的關鍵酶基因，同時也是多拷貝基因，它們如何採取差異化轉錄調控來應對環境脅迫的機理還不清楚。蝦青素合成的調控發生在轉錄水平，因此，bkts轉錄調控的機理也是揭示蝦青素合成調控機制的關鍵。然而，由於雨生紅球藻研究方法的滯後以及bkts啟動子研究的不足，至今還沒弄清蝦青素合成調控的分子機制。我們前期研究克隆了bkt1和bkt2的啟動子並證明了它們的功能，發現bkts各拷貝基因的啟動子雖然差異很大，但都含有大量與光照和鹽脅迫相關的順式作用元件。本項目擬在前期研究基礎上，以雨生紅球藻和萊茵衣藻為材料，利用酵母單雜交等技術和轉錄組學研究篩選並鑑定出參與bkts轉錄調控的轉錄因子，再通過酵母雙雜交、基因敲除和基因過表達等技術對它們的功能進行系統研究，最終闡明雨生紅球藻bkts轉錄調控的分子機理，為利用人工調控並提高蝦青素產量提供新的途徑。
結題摘要
雨生紅球藻因能在脅迫條件下大量合成蝦青素而備受關注，它的合成調控發生在轉錄水平。β-胡蘿蔔素酮化酶基因（bkts）是蝦青素合成的關鍵酶基因，因此，bkts轉錄調控的機理也是揭示蝦青素合成調控機制的關鍵。本課題採用多種研究手段對bkts轉錄調控機理進行研究，獲得的具體結果如下：（1）雨生紅球藻在MIX培養基中培養至對數中期，可採用改良的Trizol法提取總RNA和小RNA，並篩選M-3為小RNA螢光定量PCR的內參；（2）在強光和醋酸鈉脅迫條件下，雨生紅球藻bkts等基因的轉錄調控發生在脅迫早期，且普遍存在基因多拷貝現象，以分別回響不同脅迫；（3）完成了多個不同處理的轉錄組測序，注釋獲得83869個unigene，發現4367個差異表達基因，構建了雨生紅球藻轉錄因子資料庫，總計獲得476個轉錄因子，分別屬於52轉錄因子家族；（4）採用酵母單雜交、DNA pulldown-質譜等先進技術研究bkts啟動子結合蛋白，構建bkts啟動子互作蛋白資料庫，獲得參與bkts轉錄調控的關鍵蛋白；（5）獲得GNAT、MYB、MYB_related、NF-YC、C3H、Nin-like等參與bkts轉錄調控的轉錄因子，克隆其基因並對其功能進行研究，發現這些核心轉錄因子對bkts的調控主要發生在脅迫初期，它們的表達可回響強光、或回響醋酸鈉，也可以同時回響強光和醋酸鈉，與bkts的表達高度一致；（6）獲得雨生紅球藻259個已知miRNA和300個新miRNA，建立了5組miRNA-靶基因對，找到多個與蝦青素合成相關的miRNA，並對功能進行深入研究，發現雨生紅球藻miRNA既可以調控轉錄因子的活性，也可以直接調控bkts的轉錄活性；（7）通過對雨生紅球藻共調控網路的深度運算，建立一個由5個核心轉錄因子參與的蝦青素合成調控網路。以上研究成果為我們初步闡明了雨生紅球藻回響環境脅迫的機理，弄清bkts的轉錄調控過程。
