蔡泽坪课题组（海南大学热带农林学院）
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）是催化CO2固定的关键酶，在植物磷素高效利用过程中发挥着重要作用。前期工作中，本团队鉴定到象草PpPEPC是参与调控低磷适应的重要基因。在此基础上，通过基因表达模式、亚细胞定位、生化酶学性质和转基因植物功能分析等，解析PpPEPC参与象草适应低磷胁迫的生物学功能；通过筛选磷酸化修饰PpPEPC的互作蛋白激酶PpPPCK和鉴定PpPEPC的关键磷酸化修饰位点，揭示磷酸化修饰对PpPEPC的调控机制。研究结果将揭示象草PpPEPC参与调控低磷胁迫适应的分子机制，并为选育磷高效象草品种提供理论依据和候选基因资源，有助于象草生产的化肥“减量增效”。目标如下：
（1）深入研究PpPEPC在象草低磷适应中的生物学功能，通过基因表达模式、亚细胞定位、生化酶学性质及转基因植物功能分析，揭示其参与低磷胁迫适应的分子机制。
（2）筛选并鉴定磷酸化修饰PpPEPC的互作蛋白激酶PpPPCK及关键磷酸化修饰位点，阐明磷酸化修饰对PpPEPC的调控机制，为选育磷高效象草品种提供理论依据和基因资源。
象草 PpPEPCs 的全基组鉴定和在低磷胁迫下的表达模式分析
植物紫色酸性磷酸酶（PAP）和共生丛枝菌根真菌（AMF）已被报道参与磷素的高效利用，但两者联合的相互作用仍不清楚。前期，本团队筛选到可能调控象草适应低磷的关键基因PpPAP，并初步明确接种AMF可促进象草在缺磷条件下的生长。在此基础上，本团队将通过表达模式分析、亚细胞定位分析、生化酶学性质表征和转基因植物功能分析等，解析PpPAP高效利用磷素的生物学功能；通过分析象草对接种不同AMF的生长响应，筛选具有高效共生菌根效应的有益AMF；通过分析超量表达和干涉PpPAP的转基因象草对接种AMF的生长响应，揭示PAP和共生AMF在象草高效利用磷素过程中的相互作用。研究结果将深入解析象草高效利用磷素的调控机制，为培育磷高效象草新品种提供理论支持。目标如下：
（1）解析PpPAP在象草磷素高效利用中的生物学功能，通过基因表达模式、亚细胞定位、生化酶学性质及转基因研究，揭示其高效利用磷素的分子机制。
（2）分析象草对接种不同AMF的生长响应，筛选高效共生菌根效应的有益AMF，并探究PAP与共生AMF在象草磷素利用过程中的相互作用，为培育磷高效象草新品种提供理论支持。
植物获取土壤磷养分的不同策略
在低磷胁迫下，植物形成了多种从土壤中获取磷素的策略，主要包括改变根系形态和构型（如促进根的伸长，增加根毛和细根分支等）以及调节根系分泌物（如增加有机酸和磷酸酶的分泌等）的根系途径；还包括依赖于与 AMF 的互惠共生（如增加菌丝侵染率和菌丝密度等）的菌根途径。
通过整合基因组学、生物信息学和计算生物学的手段，对植物比较基因组学与生物大数据挖掘进行深入研究。从而揭示不同植物物种在基因组结构、功能基因、调控元件等方面的异同。跨物种的比较分析有助于理解植物基因组的进化历程，以及不同植物在适应环境、抵抗逆境等方面的遗传机制。关注基因组变异与表型变异之间的关系。目标如下：
（1）揭示植物基因组与环境的相互作用机制，开发高效的作物遗传改良技术。
（2）揭示植物在适应不同环境条件下的遗传基础，为作物抗逆性、产量和品质等性状的改良提供新的思路和方法。
全基因组鉴定和分析III型聚酮合酶（PKS）超家族基因
（a）III型PKS超家族基因在决明和其它豆科植物中的系统发育关系及数量。（b）决明基因组中III型PKS基因的分布和结构。左侧显示基因所在的连锁群，中间位置展示III型PKS基因的ID和结构，左侧给出Pfam预测的结构域。（c）无根的系统发育树显示了来自决明、大豆、拟南芥和苜蓿的III型PKS蛋白序列的进化关系。带有红色的基因ID代表决明基因组中的串联重复基因。
在当前全球气候变化和土地盐碱化日益严重的背景下，本研究选取狼尾草属作为研究对象，旨在深入解析其耐盐性状的分子机制，并探索通过遗传转化技术培育耐盐新品种的可能。首先，对狼尾草不同基因型种质进行耐盐性评价，筛选出耐盐型和盐敏感型材料，并鉴定关键基因，以期为耐盐狼尾草的分子辅助育种提供理论基础。其次，建立耐盐促生菌的菌库，通过采集不同滨海盐渍化土壤样品，筛选出对狼尾草属耐盐性和生长有促进效果的菌种，为微生物强化植物耐盐性提供新的思路。此外，通过比较基因组学分析狼尾草属耐盐性差异，解析其耐盐机制，为耐盐植物的分子育种提供新的靶点。最后，构建遗传转化体系，通过农杆菌介导和直接注射侵染等方法获得转基因植株，为狼尾草属植物的耐盐性状改良提供技术支撑。目标如下：
（1）狼尾草耐盐性评价及耐盐分子机制解析
（2）耐盐促生菌的菌库建立
（3）狼尾草属耐盐性差异的比较基因组研究
（4）狼尾草属遗传转化体系构建
维持离子稳态并帮助植物适应盐胁迫的离子应激信号通路（Yang and Guo, 2018）
植物类黄酮作为一类重要的天然有机化合物，在植物体内具有多种生物活性。类黄酮的生物合成不仅受到植物内部基因表达的调控，还受到外部环境条件的影响，同时植物激素也参与调控过程。值得注意的是，类黄酮在植物抗逆性方面发挥着重要作用。它们能够作为抗氧化剂，清除植物体内因逆境（如干旱、高温、低温、盐渍等）产生的活性氧自由基，从而保护植物细胞免受氧化损伤。此外，类黄酮还能参与植物对病原体的防御反应，提高植物的抗病性。深入研究植物类黄酮的生物合成与调控机制，有助于理解植物的生长发育和适应环境的过程，提高植物的抗逆性具有重要意义。目标如下：
（1）揭示类黄酮生物合成途径中关键基因的功能及其调控网络。
（2）探究类黄酮在植物抗逆性中的作用机制。
黄酮醇、原花青素与花青素的合成竞争及其平衡调控
|
|
