Spatial regulation of rice D14L for pre-symbiotic perception of beneficial fungi

水稻 D14L 对有益真菌共生前感知的空间调节

基本信息

  • 批准号:
    BB/P003419/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 74.81万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2016 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A key event in the evolution of higher life on earth is the transition of plant life from water to land. To explore the terrestrial environment plants had to develop strategies for the acquisition of soil nutrients with initially primitive root precursors. Ever since, plants have lived in symbioses with nutrient-delivering beneficial fungi. Today, the arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis is the most commonly occurring beneficial plant-fungal interaction on earth, contributing to plant fitness, plant biodiversity and global nutrient cycles. Yet, we are only beginning to unveil the molecular processes leading to mutual recognition in the rhizosphere. Colonization of plant roots by AM fungi requires the reciprocal exchange of diffusible molecules before fungal attachment to the root surface occurs. Chitin-related compounds secreted by AM fungi trigger plant molecular and developmental responses. Receptor kinase proteins detect these fungal molecules in the extracellular space and initiate a cellular reprogramming leading to a change in root system development. Mutational analyses showed that these receptor kinases are indeed required for development of AM symbioses but appear not to be essential. How plants perceive these prevalent beneficial fungi has therefore still been an unanswered question.My group has found that an intracellular alpha/beta hydrolase type protein, called DWARF 14 LIKE (D14L) is crucial for fungal perception by rice. In our recent Science publication we report our finding that the deletion of this gene from the rice genome rendered the plant unable to sense the fungus. Interestingly, the protein has additional roles in detecting the smoke constituent karrikin and in mediating developmental responses to light. It is evolutionarily conserved and may have therefore served similar functions in early terrestrial plants. The recognition of the fungus by the root and the subsequent establishment of primary contact involves distinct root tissue and cell types. The precise coordination of signaling events in space and time is thus essential for the successful development of AM symbioses. With this proposal we wish to determine where in the root tissue (relative to the approaching fungus) the protein needs to be present, and by magnifying onto the subcellular level, where within the cell the protein functions in initiating signal transduction and what are the respective 'molecular translations' of signalling.Given the central role of D14L in a variety of responses to environmental stimuli elucidating the tissue/cell type contributing to the signaling is vital for understanding coordination and specificity of this general and ancient plant symbiosis.
地球上高等生命进化的一个关键事件是植物生命从水到陆地的转变。为了探索陆地环境,植物必须制定利用最初的原始根前体获取土壤养分的策略。从那时起,植物就与提供营养的有益真菌共生。如今,丛枝菌根 (AM) 共生是地球上最常见的有益植物-真菌相互作用,有助于植物健康、植物生物多样性和全球养分循环。然而,我们才刚刚开始揭示导致根际相互识别的分子过程。 AM 真菌在植物根部的定殖需要在真菌附着到根表面之前进行可扩散分子的相互交换。 AM 真菌分泌的几丁质相关化合物会触发植物分子和发育反应。受体激酶蛋白检测细胞外空间中的这些真菌分子并启动细胞重编程,从而导致根系统发育的变化。突变分析表明,这些受体激酶确实是 AM 共生体发展所必需的,但似乎并不是必需的。因此,植物如何感知这些普遍存在的有益真菌仍然是一个悬而未决的问题。我的小组发现,一种称为 DWARF 14 LIKE (D14L) 的细胞内 α/β 水解酶型蛋白对于水稻的真菌感知至关重要。在我们最近的《科学》杂志上,我们报告了我们的发现:从水稻基因组中删除该基因使植物无法感知真菌。有趣的是,该蛋白质在检测烟雾成分 karrikin 和介导对光的发育反应方面具有额外的作用。它在进化上是保守的,因此可能在早期陆生植物中发挥类似的功能。根部对真菌的识别以及随后建立的主要接触涉及不同的根部组织和细胞类型。因此,信号事件在空间和时间上的精确协调对于 AM 共生的成功发展至关重要。通过这个建议,我们希望确定蛋白质需要存在于根组织中的何处(相对于接近的真菌),并通过放大到亚细胞水平,蛋白质在细胞内的何处发挥启动信号转导的作用,以及各自的功能是什么。信号传导的“分子翻译”。鉴于 D14L 在各种环境刺激反应中的核心作用,阐明有助于信号传导的组织/细胞类型对于理解协调性和特异性至关重要这种普遍而古老的植物共生关系。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Visualising an invisible symbiosis.
  • DOI:
    10.1002/ppp3.10180
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    McGaley J;Paszkowski U
  • 通讯作者:
    Paszkowski U
The Chemical Dialogue Between Plants and Beneficial Microorganisms
植物与有益微生物之间的化学对话
  • DOI:
    10.1016/b978-0-323-91734-6.00019-3
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chiu C
  • 通讯作者:
    Chiu C
Visualising an invisible symbiosis
可视化无形的共生关系
  • DOI:
    10.17863/cam.74755
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    McGaley J
  • 通讯作者:
    McGaley J
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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