UV-B辐射诱导拟南芥气孔关闭过程中UVR8信号通路成员和乙烯信号转导组分之间的相互关系的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570397
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In recent years, although much progress has been made in the ultraviolet B (UV-B) receptor UVR8-dependent UV-B-specific signaling pathway, the role of this signaling pathway in UV-B-induced synthesis of phytohormone ethylene and the interrelationships and their interacted mechanisms among the elements of the UVR8-dependent signaling pathway and the ethylene signaling pathway are poorly understood. Based on the previous results that the UVR8-dependent signaling pathway elements UVR8, COP1 and HY5/HYH as well as the ethylene receptors and signaling elements all participate in the signal transduction network of UV-B-induced stomatal closure in Arabidopsis, we will continually use the model plant Arabidopsis as the research material in this project, and combine various research methods and means in genetics, biochemistry and molecular biology to study the following three main questions: First, whether and how the UVR8-dependent signaling pathway mediates the UV-B-induced production of ethylene; Second, what are the interrelationships among the components of the UVR8-dependent signaling pathway and the ethylene signaling pathway in the signal transduction network of UV-B-induced stomatal closure. Finally, how the key players of the two signaling pathways interact at gene expression and protein levels. The study will not only help us to gain further insight into the signal transduction mechanisms of the UV-B-regulated stomatal movement, but also benefit us to further understand the interactions of UVR8-dependent signaling pathway and the ethylene signaling pathway under UV-B radiation.
近年来,紫外线B(UV-B)受体UVR8介导的UV-B专一信号通路的研究已取得很大进展,但对该信号通路在UV-B调控植物激素乙烯生成中的作用以及该信号通路成员与乙烯信号转导组分之间的相互关系及其作用机制却知之甚少。本项目在前期研究已表明UVR8信号通路主要成员UVR8、COP1和HY5/HYH以及乙烯受体和乙烯信号转导元件均参与UV-B诱导拟南芥气孔关闭的基础上,以拟南芥为材料,结合遗传学、生物化学和分子生物学的研究方法和手段,首先研究UVR8信号通路在UV-B调控乙烯生成中的作用,然后解析在UV-B诱导气孔关闭的信号转导网络中UVR8信号通路成员和乙烯信号转导组分之间的相互关系,最后在基因表达和蛋白水平揭示两种信号转导途径组分之间互作的机制。该研究不仅可以深化UV-B辐射调控气孔运动的信号转导机制,而且也有助于人们进一步认识UV-B辐射下UVR8信号通路与乙烯信号转导途径之间的相互关系。

结项摘要

尽管前人研究已表明UVR8-COP1-HY5信号通路、乙烯、过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)均参与了紫外线B(UV-B)诱导气孔关闭的信号转导过程,但对它们之间的相互关系却并不清楚。本项目以拟南芥为材料,结合生物化学、遗传学和分子生物学的研究方法和技术,对这一问题进行了深入的研究。结果表明:UV-B辐射能诱导拟南芥野生型乙烯生物合成限速酶ACC合酶基因ACS2/6/11的表达、乙烯、H2O2和NO的生成以及气孔关闭,但这些UV-B效应均能被uvr8、cop1和hy5突变体显著抑制;其次,抑制乙烯生成能显著抑制UV-B诱导的保卫细胞H2O2和NO生成以及气孔关闭,乙烯信号转导组分ETR1,EIN2和EIN3的突变也能抑制UV-B诱导保卫细胞NO形成和气孔关闭,ETR1突变也抑制了UV-B诱导的保卫细胞H2O2的生成,但EIN2和EIN3的突变不能抑制UV-B诱导的保卫细胞H2O2的生成;在可见光和UV-B辐射下,外源乙烯能诱导uvr8突变体保卫细胞H2O2和NO生成以及气孔关闭,也能诱导cop1和hy5突变体H2O2的产生,但不能诱导cop1和hy5突变体NO的产生和气孔关闭;外源NO能诱导uvr8、cop1和hy5突变体气孔关闭,但外源H2O2只能诱导uvr8突变体的气孔关闭,而不能诱导cop1和hy5突变体的气孔关闭;在拟南芥野生型背景下过表达EIN2、EIN3、COP1和HY5以及在EIN2和EIN3突变体背景下过表达COP1和HY5均能诱导保卫细胞NO的形成和气孔关闭,但在COP1和HY5突变体背景下过表达EIN2和EIN3却不能诱导保卫细胞NO的形成和气孔关闭。这些结果表明UV-B诱导气孔关闭的信号转导途径是:UV-B依赖于UVR8-COP1-HY5信号通路诱导了ACS基因表达并导致乙烯产生,乙烯通过其受体诱导了保卫细胞H2O2形成,然后H2O2通过依赖于EIN2、EIN3、COP1和HY5的方式诱导了保卫细胞NO的形成并导致了气孔关闭。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mitogen-Activated Protein Kinase Phosphatases Affect UV-B-Induced Stomatal Closure via Controlling NO in Guard Cells.
丝裂原激活蛋白激酶磷酸酶通过控制保卫细胞中的 NO 影响 UV-B 诱导的气孔关闭。
  • DOI:
    10.1104/pp.16.01656
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Li Feng-Chen;Wang Jing;Wu Mi-Mi;Fan Cai-Ming;Li Xuan;He Jun-Min
  • 通讯作者:
    He Jun-Min
Role and interrelationship of MEK1-MPK6 cascade, hydrogen peroxide and nitric oxide in darkness-induced stomatal closure
MEK1-MPK6级联、过氧化氢和一氧化氮在黑暗诱导的气孔关闭中的作用和相互关系
  • DOI:
    10.1016/j.plantsci.2017.06.010
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Plant Science
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhang Teng Yue;Li Feng Chen;Fan Cai Ming;Li Xuan;Zhang Fang Fang;He Jun Min
  • 通讯作者:
    He Jun Min
NO对Cd~(2 )胁迫下绿豆幼苗DNA及光合作用的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地球环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李惠民;罗芬兰;贺军民
  • 通讯作者:
    贺军民
Ethylene mediates salicylic-acid-induced stomatal closure by controlling reactive oxygen species and nitric oxide production in Arabidopsis
乙烯通过控制拟南芥中活性氧和一氧化氮的产生来介导水杨酸诱导的气孔关闭
  • DOI:
    10.1016/j.plantsci.2020.110464
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Science
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Hui-Qin Wang;Li-Ping Sun;Li-Xiao Wang;Xiao-Wei Fang;Zhong-Qi Li;Fang-Fang Zhang;Xin Hu;Cheng Qi;Jun-Min He
  • 通讯作者:
    Jun-Min He

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其他文献

植物MPK信号通路与信号分子H2O2和NO之间的相互关系
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    马献歌
UV-B对拟南芥叶片不同来源H2O2的活化和气孔关闭的诱导
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  • 期刊:
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  • 作者:
    李惠民;胡洁;贺军民
  • 通讯作者:
    贺军民

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UV-B辐射诱导拟南芥气孔关闭过程中异三聚体G蛋白调控保卫细胞S-型阴离子通道活性的作用机制研究
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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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