高等植物叶绿素合成途径的转录调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31170221
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    58.0万
  • 负责人：
    林荣呈
  • 依托单位：
    中国科学院植物研究所
  • 学科分类：
    C0203.植物光合与固氮
  • 结题年份：
    2015
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2015-12-31

项目摘要

叶绿素是光合作用反应的主要色素，它吸收和传递光能。叶绿素的生物合成是完成叶绿体发育及实现光合作用的前提。尽管高等植物中叶绿素合成的反应步骤、参与催化的酶及其编码基因都有很多研究，然而，这些酶基因是如何被调控（特别是在转录水平）的分子机制仍然非常有限，这大大制约了我们对整个叶绿素代谢过程及光合作用反应调节的深入了解。本项目将以拟南芥为研究对象，通过已建立的多角度、多方位的遗传和分子筛选体系，系统挖掘叶绿素合成途径的调控因子，并对3个以上关键转录调控因子的生物学功能、遗传关系、作用方式、以及分子和生化机理进行深入研究，从而建立调控模型以及叶绿素合成的初步调控网络。预期本研究取得的结果将增强我们对叶绿素合成与植物体内外环境相适应机制的理解，提高我们对光合作用高效吸能、传能机理的认识，并且对将来人工模拟光合作用具有指导意义。

结项摘要

高等植物从种子萌发后的异养生长向光合自养生长过程是其一生非常重要的转变过程，在该过程中，光促使叶绿素合成和叶绿体发育起着关键的作用。叶绿素是光合作用的主要色素，它吸收和传递光能。叶绿素的生物合成是完成叶绿体发育及实现光合作用的前提。高等植物中叶绿素合成的反应步骤、参与催化的酶及其编码基因都有很多研究，然而这些基因被调控的分子机制仍不清楚。因此，本项目主要通过遗传学和生化手段寻找叶绿素生物合成途径的上游重要调控因子，研究这些因子的生物学功能及生化分子机制，提出调控模型并建立起叶绿素合成的调控网络。通过本研究，我们发现了4类转录因子（7个蛋白）在调控叶绿素合成中发挥重要作用，并揭示了它们的分子生化机理，同时发现了1个叶绿素合成关键酶的新功能。重要结果包括：（1）发现FHY3和FAR1转录因子可以直接结合叶绿素合成途径基因HEMB1的启动子，并促进该基因的表达，并且FHY3和FAR1能与PIF1转录因子相互作用，揭示了FHY3/FAR1与PIF1蛋白协同调控叶绿素合成的分子机理；同时揭示了FHY3/FAR1和叶绿素合成参与抗病的分子机制。（2）揭示了两类转录因子PIF1/PIF3与HY5/HYH相互作用，响应光照强度的变化来调节原叶绿素酸酯合成与活性氧相关基因表达的分子机制。（3）筛选鉴定到转录因子RVE1，它直接调节PORA基因表达和幼苗转绿过程。（4）发现原卟啉原氧化酶PPO1与MORF家族蛋白相互结合调节叶绿体RNA编辑，揭示了叶绿素合成酶功能的多样性。研究成果对认识植物从异养到自养生长过程中叶绿素合成和叶绿体发育的调节，以及植物启动保护机制来抵御强光胁迫具有重要意义，为遗传改良提高植物对光环境的适应性提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量（9）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Antagonistic bHLH/bZIP transcription factors form transcriptional modules that integrate light ans reactive oxygen species signaling in Arabidopsis
拟南芥中拮抗性 bHLH/bZIP 转录因子形成整合光和活性氧信号传导的转录模块
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Plant Cell
  • 影响因子：
    11.6
  • 作者：
    Chen D, Xu G, Tang W, Ji Q, Fei Z, Lin R
  • 通讯作者：
    Chen D, Xu G, Tang W, Ji Q, Fei Z, Lin R
FHY3 and FAR1 transcription factors integrate light and abscisic acid signaling in Arabidopsis
FHY3 和 FAR1 转录因子在拟南芥中整合光和脱落酸信号传导
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    Plant Physiology
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Tang W, Ji Q, Huang Y, Jiang Z, Bao M, Wang H, Lin
  • 通讯作者：
    Tang W, Ji Q, Huang Y, Jiang Z, Bao M, Wang H, Lin
Transposase-Derived Proteins FHY3/FAR1 Interact with PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR1 to Regulate Chlorophyll Biosynthesis by Modulating HEMB1 during Deetiolation in Arabidopsis
拟南芥中转座酶衍生蛋白 FHY3/FAR1 与 PHYTOCHROME 相互作用因子 1 相互作用，通过调节 HEMB1 来调节叶绿素生物合成
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Plant Cell
  • 影响因子：
    11.6
  • 作者：
    Qiang Ji;Yanjun Jing;Haiyang Wang;Rongcheng Lin
  • 通讯作者：
    Rongcheng Lin
Antagonistic Basic Helix-Loop-Helix/bZIP Transcription Factors Form Transcriptional Modules That Integrate Light and Reactive Oxygen Species Signaling in Arabidopsis
拟南芥中拮抗性碱性螺旋-环-螺旋/bZIP转录因子形成整合光和活性氧信号转导的转录模块
  • DOI：
    10.1105/tpc.112.104869
  • 发表时间：
    2013-05-01
  • 期刊：
    PLANT CELL
  • 影响因子：
    11.6
  • 作者：
    Chen, Dongqin;Xu, Gang;Lin, Rongcheng
  • 通讯作者：
    Lin, Rongcheng
Tetrapyrrole biosynthetic enzyme protoporphyrinogen IX oxidase 1 is required for plastid RNA editing
质体 RNA 编辑需要四吡咯生物合成酶原卟啉原 IX 氧化酶 1
  • DOI：
    10.1073/pnas.1316183111
  • 发表时间：
    2014-02-04
  • 期刊：
    PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
  • 影响因子：
    11.1
  • 作者：
    Zhang, Fan;Tang, Weijiang;Lin, Rongcheng
  • 通讯作者：
    Lin, Rongcheng

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香石竹的叶片培养及植株再生
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  • 期刊：
    植物生理学通讯
  • 影响因子：
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  • 作者：
    林荣呈;包满珠
  • 通讯作者：
    包满珠

其他文献

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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

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          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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