CAREER: Mechanisms of division plane orientation in plant cells

职业:植物细胞分裂面方向的机制

基本信息

  • 批准号:
    1942734
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 126.01万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2024-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research seeks to understand the mechanisms regulating proliferative plant cell division, which eventually generates the majority of biomass on the planet. Precise control over the positioning of divisions within cells plays a critical role in overall patterning and development. Despite its fundamental importance, we know relatively little about how division planes are oriented in multicellular organisms. Plants are an excellent model to understand division plane orientation within multicellular contexts because plant cells do not migrate and have clearly defined structures and proteins that unambiguously label the future division site. This project will investigate 1) how division site-localized proteins and microtubules promote proper positioning of the new cell wall 2) how the cell division machinery is guided towards the division site, and 3) how the position of the cell division plane is modulated by local mechanical or biochemical cues from neighboring cells. This project will provide training that advances the U.S. scientific workforce in plant biology, an area of national need. One graduate student, two undergraduates, five REU students, and one postdoctoral researcher will perform this research while gaining experience in communicating their work at local and national conferences, mentoring others, project management, and ethics. In addition, 480 freshman biology students will participate in this research to enhance their technical training and understanding of genomics and molecular biology approaches. The investigator continue to train and mentor under-represented, first-generation undergraduate and graduate students from UCR, a Hispanic Serving Institution. To test the hypothesis that division site localized proteins modulate microtubule dynamics to position the forming cell wall, the investigator will use a combination of in vitro microtubule protein-interaction assays combined with in vivo imaging at the division site. In addition to assessing how currently known proteins function at the division site, the investigator has used a forward genetic approach to identify mutants with defects in cytokinesis and division plane orientation in maize. Using mapping-by-sequencing, she will identify the causative mutations in these mutants, and elucidate their interaction with known division plane orientation pathways and proteins. She hypothesizes that two functionally redundant pathways contribute to division plane positioning in Arabidopsis. She will use a sensitized mutant background to screen for synthetic enhancer mutations that cause defects in division plane orientation. This will be carried out by an introductory biology laboratory course at University of California, Riverside (UCR). Finally, she will use a combination of mathematical modeling and biophysical experiments to identify local cues that alter plant division plane positioning.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项研究试图了解调节增生性植物细胞分裂的机制,该机制最终在地球上产生了大部分生物量。精确控制细胞内分裂的位置在整体模式和发展中起着至关重要的作用。尽管它具有根本的重要性,但我们对在多细胞生物中的划分平面的定向相对较少。植物是了解多细胞环境中分裂平面取向的绝佳模型,因为植物细胞没有迁移,并且具有明确定义的结构和蛋白质,这些结构和蛋白质明确标记了未来的分裂位点。该项目将研究1)分裂位点位置化的蛋白质和微管如何促进新细胞壁的适当定位2)细胞分裂机械如何引导到分裂位点,以及3)3)细胞分裂平面的位置如何通过局部机械或生化的邻近细胞调节。该项目将提供培训,以推进美国科学劳动力在植物生物学方面,这是国家需求的领域。一名研究生,两名本科生,五名REU学生和一名博士后研究人员将在获得在当地和国家会议上进行交流,指导他人,项目管理和道德的经验,同时进行这项研究。 此外,有480名新生生物学学生将参加这项研究,以增强他们对基因组学和分子生物学方法的理解。调查人员继续培训和导师的代表性不足,第一代本科生和来自西班牙裔服务机构UCR的研究生。 为了测试分裂位点局部蛋白质调节微管动力学以定位形成细胞壁的假设,研究者将使用体外微管蛋白相互作用测定的组合,并在分裂位点结合体内成像。除了评估当前已知的蛋白质在分裂位点的功能外,研究者还使用了一种正向遗传方法来鉴定玉米中细胞因子和分裂平面方向缺陷的突变体。她将使用序列绘制,她将确定这些突变体中的因果突变,并阐明它们与已知的分裂平面取向途径和蛋白质的相互作用。她假设两个功能上冗余的途径有助于拟南芥中的分裂平面定位。她将使用灵敏的突变体背景来筛选合成增强子突变,从而导致分裂平面方向的缺陷。这将由加利福尼亚大学河滨分校(UCR)的生物学实验室课程进行。最后,她将结合数学建模和生物物理实验的结合来确定改变植物分裂平面定位的本地线索。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子和更广泛的影响来通过评估来支持的。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cortical microtubules contribute to division plane positioning during telophase in maize.
  • DOI:
    10.1093/plcell/koad033
  • 发表时间:
    2023-04-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Bellinger, Marschal A.;Uyehara, Aimee N.;Allsman, Lindy;Martinez, Pablo;McCarthy, Michael C.;Rasmussen, Carolyn G.
  • 通讯作者:
    Rasmussen, Carolyn G.
Redundant mechanisms in division plane positioning
  • DOI:
    10.1016/j.ejcb.2023.151308
  • 发表时间:
    2023-03-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Uyehara,Aimee N.;Rasmussen,Carolyn G.
  • 通讯作者:
    Rasmussen,Carolyn G.
The OPAQUE1/DISCORDIA2 myosin XI is required for phragmoplast guidance during asymmetric cell division in maize
  • DOI:
    10.1093/plcell/koad099
  • 发表时间:
    2023-04-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Nan, Qiong;Liang, Hong;Facette, Michelle R.
  • 通讯作者:
    Facette, Michelle R.
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