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水稻内质网转运蛋白ER-ANT1调控光呼吸氨同化的分子机理

水稻内质网转运蛋白ER-ANT1调控光呼吸氨同化的分子机理
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  • 批准号:31671594
  • 批准年度: 2016年
  • 学科分类:作物生长发育生理(C130201) |
  • 项目负责人:张向前
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:华南农业大学
  • 资助金额:49万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2017年01月01日 至 2020年12月31日
  • 中文关键词: 内质网;转运蛋白;ER-ANT1;调控光呼吸氨;同化
  • 英文关键词:Photorepiration;Endoplasmic reticulum;Ammonia assimilation;Chloroplast;Rice

项目摘要

中文摘要

光呼吸是植物不可缺少的重要生理过程,其代谢产生的氨会对细胞造成毒害,必须被重新同化。叶绿体内的谷氨酰胺/谷氨酸(GS2/Fd-GOGAT)循环在该过程中具有重要作用。但是,是否有其它代谢通路或细胞器参与或调节了光呼吸氨的同化却并不清楚。本项目前期研究发现,内质网转运蛋白ER-ANT1参与了光呼吸氨同化过程,暗示着可能存在一条经由内质网的光呼吸氨同化途径。在此基础上,本研究拟从酶活性、基因转录、蛋白表达及其亚细胞定位等方面探索ER-ANT1与GS2/Fd-GOGAT循环的关系,阐明ER-ANT1调节氨同化是否依赖于GS2/Fd-GOGAT循环。采用串联亲和纯化/质谱联用技术、双分子荧光互补技术和RNAi等反向遗传学方法,筛选和鉴定ER-ANT1互作蛋白,验证ER-ANT1互作蛋白在光呼吸代谢中的生物学功能。其研究结果将为光呼吸氨同化理论提供新的参考,有助于进一步阐明植物氮代谢的分子调控网络。

英文摘要

In higher plants, photorespiration involves a complex network of enzymatic reactions distributed chloroplast, peroxisome, mitochondrion. Ammonium released in the mitochondria by photorespiration must be reassimilated in the chloroplast by the glutamine synthetase/glutamate synthase (GS2/Fd-GOGAT) cycle. However, whether the other organelle or compartment modulates the assimilation of photorespiratory ammonia is largely unknown. Here we identified an endoplasmic reticulum (ER)-localized adenine nucleotide transporter1 (ER-ANT1), whose deficiency causes seedling lethality in air but viable under high CO2, exhibiting the typical photorespiratory phenotype. Metabolite analysis demonstrated that the absence of OsER-ANT1 obstructes the refixation of photorespiratory ammonia. These results imply the existence of the pathway of the refixation of photorespiratory ammonia. We will explore the relation between ER-ANT1 and GS/GOGAT by detecting the enzymatic activity, the amount of protein, gene expression and subcellular localization of protein and elucidate whether the GS2/Fd-GOGAT cycle is regulated by ER-ANT1, and if so, by what mechanism. And we will isolate a tagged protein along with its interacting partners from cell lysates by tandem afinity purification/mass spectrometry method (TAP/MS); we will also validate the protein interactions by bimolecular fluorescence complementation (BiFC) and investigate the phenotypic effects of specific gene encoding protein obtained from the BiFC by Reverse genetics approaches such as RNAi. This project will make a major contribution to our understanding of the underlying mechanisms of photorespiratory ammonia assimilation.

评估说明

    国家自然科学基金项目“水稻内质网转运蛋白ER-ANT1调控光呼吸氨同化的分子机理”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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