胡杨耐盐性调控的eATP信号途径研究

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基本信息

  • 批准号:
    31270654
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1605.树木生物学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Extracellular ATP (eATP) is a crucial requirement for regulating plant growth,development and defence response. However, the contribution of eATP signaling to plant salt tolerance is unknown. eATP signaling in Populus euphratica programmed cell death (PCD) has been previously postulated in our lab. In this study, we attempt to characterize ATP signaling cascade and the molecular networks involved in plant response to salinity. The aim is to elucidate the mechanism of salinity tolerance in woody plants as P. euphratica is typically a salt-resistant tree species. We planned to investigate the regulation of salt-induced eATP in salinity tolerance of P. euphratica, including (1) how eATP mediates ionic and ROS (reactive oxygen species) homeostasis in salinized cells through second messengers, such as H2O2, NO and cytosolic Ca2+ ([Ca2+]cyt); (2) the contribution of Apyrase (nucleoside triphosphate-diphosphohydrolase) to the control of ATP concentrations in the extracellular matrix and the relevance to salt tolerance. The establishment of ATP signaling pathway in plant salt tolerance is helpful to discover the specific salt-resistance mechanism existing in tree species that differs from model herbaceous plants. Our work may not only extend fundamental biological understanding of trees, but also benefits salt-resistant gene modifications of economically important woody species in the future.
胞外ATP (eATP)作为信号分子,在植物生长发育以及防御反应中发挥重要调控作用,但eATP在植物耐盐性中的作用还属未知。本项目在前期胡杨细胞eATP-PCD(细胞程序化死亡)信号网络的基础上,拟探讨eATP对胡杨耐盐性的调控作用。胡杨为典型的耐盐树木,探讨胡杨细胞对盐胁迫响应的eATP信号途径,有助于深入阐明树木的耐盐机理。项目重点研究 (1) 盐诱导的eATP如何通过H2O2、NO和[Ca2+]cyt信号调控胞内的离子平衡和活性氧平衡;(2)胞外ATP水解酶- - Apyrase在盐胁迫下对eATP浓度的调控模式,及其对胡杨细胞耐盐性的影响。通过探究eATP对胡杨细胞耐盐性的调控机制,建立胡杨的eATP信号途径,不但能深入揭示耐盐树木特有的且区别于模式植物的耐盐机理,研究结果还对经济型林木的抗逆性遗传改良具有指导意义。

结项摘要

胡杨广泛分布于我国西北干旱、盐碱地区,具有极强的适应性,如耐盐、抗旱以及忍受极端温度等。本项目在前期研究的基础上,重点探讨胡杨耐盐性调控的胞外ATP(eATP)信号途径。研究结果表明,eATP能够在盐胁迫下调控不同耐盐性杨树细胞K+/Na+平衡。ATP (50uM) 能够增强盐胁迫下胡杨、群众杨细胞的Na+/H+交换,特别是在盐敏感杨树中效果更加显著。然而,ATP诱导的Na+外流和H+内流可以被阿米洛利(Na+/H+逆向转运体抑制剂)和原钒酸钠(质膜H+-ATPase抑制剂)所抑制,这表明ATP促进的Na+外排是由质膜(PM)上活化的Na+/H+逆向转运引起的。NaCl可导致两种杨树细胞K+的外流,且盐敏感的群众杨外流更加明显。K+通道抑制剂TEA能显著抑制盐诱导的K+外流,表明盐诱导K+外流是由去极化激活的外向整流型K+通道和非选择性阳离子通道介导的。ATP有助于杨树细胞尤其是盐敏感的群众杨维持盐胁迫下的K+平衡。这是由于ATP处理的杨树细胞质膜上质子泵被活化,从而抑制了经由去极化激活的K+通道介导的K+外流。由于Apyrase能水解盐诱导的胞外ATP以阻止其诱发细胞程序化死亡,因此,本项目还重点探讨了胡杨Apyrase (PeAPY1和PeAPY2) 调控植物耐盐性的生理与分子机理。以野生型拟南芥、拟南芥apyrase突变体 (Atapy1和Atapy2)、胡杨PeAPY1和PeAPY2过表达株系为材料,在盐胁迫下研究了各种基因型对盐胁迫响应的差异,从生理、生化及分子生物学角度分析了PeAPY1和PeAPY2对植物耐盐性的调控作用。表型分析结果显示,PeAPY1和PeAPY2过表达拟南芥株系的耐盐性增强。PeAPY1和PeAPY2过表达株系在盐胁迫下,能够提高抗氧化酶(SOD、CAT、APX) 的活性,维持体内ROS (活性氧) 平衡,减少体内MDA (丙二醛) 的积累,从而缓解了氧化胁迫。另外,PeAPY1和PeAPY2过表达株系在盐胁迫下,减少了Na+的摄入,并维持K+的吸收,从而维持体内的K+/Na+平衡,增强耐盐性。再者,PeAPY1和PeAPY2过表达株系的ABA响应基因受盐胁迫诱导表达量上调,表明PeAPY1和PeAPY2可能参与了盐胁迫下ABA的信号转导过程。此外,本项目还解析了胡杨Apyrase 调控植物抗旱和低温耐受的分子机制。

项目成果

期刊论文数量(34)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantitative X-ray Elemental Imaging in Plant Materials at the Subcellular Level with a Transmission Electron Microscope: Applications and Limitations.
使用透射电子显微镜在亚细胞水平上对植物材料进行定量 X 射线元素成像:应用和局限性
  • DOI:
    10.3390/ma7043160
  • 发表时间:
    2014-04-21
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen S;Diekmann H;Janz D;Polle A
  • 通讯作者:
    Polle A
Populus euphratica XTH overexpression enhances salinity tolerance by the development of leaf succulence in transgenic tobacco plants.
胡杨 XTH 过表达通过转基因烟草植物叶片肉质的发育增强耐盐性
  • DOI:
    10.1093/jxb/ert229
  • 发表时间:
    2013-11
  • 期刊:
    Journal of experimental botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Han Y;Wang W;Sun J;Ding M;Zhao R;Deng S;Wang F;Hu Y;Wang Y;Lu Y;Du L;Hu Z;Diekmann H;Shen X;Polle A;Chen S
  • 通讯作者:
    Chen S
GPC-HPLC-LC/MS测定植物组织中的赤霉素
  • DOI:
    10.13332/j.cnki.jbfu.2014.06.027
  • 发表时间:
    2014-10
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李金克;邓文红;陈少良
  • 通讯作者:
    陈少良
NaCl对泌盐红树和非泌盐红树Cd吸收和积累的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郎涛;马旭君;李妮亚;陈少良
  • 通讯作者:
    陈少良
On the salty side of life: molecular, physiological and anatomical adaptation and acclimation of trees to extreme habitats
生命的咸味一面:分子、生理和解剖学的适应以及树木对极端栖息地的适应
  • DOI:
    10.1111/pce.12440
  • 发表时间:
    2015-09-01
  • 期刊:
    PLANT CELL AND ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Polle, Andrea;Chen, Shaoliang
  • 通讯作者:
    Chen, Shaoliang

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其他文献

Growth, gas exchange, ABA and CaM response to salt stress in three poplars
三棵杨树的生长、气体交换、ABA 和 CaM 对盐胁迫的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    刘越;常宇;王瑞刚;沈媛媛;李玥;石勇;江杰;刘彦锋;尹伟伦;陈少良
  • 通讯作者:
    陈少良
初始盐胁迫下 ABA 与 CaM 对胡杨叶片气体交换的调控.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    林业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2007-07
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    邓林;EBERHARD FRITZ;ALOYS HÜTTERMANN;王瑞刚;陈少良;ANDREA POLLE
  • 通讯作者:
    ANDREA POLLE
秋茄KcRD22基因的克隆与功能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    基因组学与应用生物学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄旭新;沈昕;李妮亚;王美娟;丁明全;邓澍荣;陈少良;周晓阳;侯佩臣
  • 通讯作者:
    侯佩臣
胡杨叶与根中特异性表达基因的表达谱分析.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    山东农业科学 2007(4):39-42.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少良;马群;丁明全;沈昕
  • 通讯作者:
    沈昕

其他文献

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陈少良的其他基金

Paxillus真菌与灰杨PcANN1互作调控CaPCs介导镉富集的分子机制研究
  • 批准号:
    32371828
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  • 批准年份:
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抗盐菌根菌Paxillus与吸水剂提高树木抗盐机制研究
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树木根细胞离子通道及调控在抗盐性形成的作用
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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