拟南芥fimbrin5调控花粉管生长的细胞学基础和生化机制分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671390
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Pollen tube growth is an important step during flowering plant reproduction, which is responsible for the delivery of two non-motile sperm cells for the purpose of double fertilization. Various factors are involved in regulating pollen tube growth, among which, the actin cytoskeleton is an essential regulator via coordinating various physiological cellular processes during pollen tube growth. It remains a fundamental question regarding how pollen tube controls the organization and dynamics of the actin cytoskeleton in the field of plant cell biology. Dissection of the functions and mechanisms of action of various actin-binding proteins is the key research topic. Our previous studies found that the actin crosslinking/bundling factor Arabidopsis fimbrin5 (FIM5) regulates the organization of the actin cytoskeleton that is required for the normal pollen tube growth. However, how exactly FIM5 regulates actin dynamics in the pollen tube remains to be further explored. This project aims to elucidate the detailed molecular mechanisms underlying the regulation of actin assembly and spatial organization by FIM5. The studies include how FIM5 regulates the construction of distinct actin structures within different regions of the pollen tube, how FIM5 coordinates with other FIMBRIN isovariants or actin-binding proteins to regulate the dynamic assembly of the actin cytoskeleton, as well as how the activity of FIM5 is regulated, etc. This study will enrich our knowledge of the mechanism of action of FIM5 as well as the function and mechanism of action of the actin cytoskeleton during pollen tube growth in general.
花粉管生长是开花植物有性生殖过程的一个重要步骤,负责把两个不能运动的精细胞运输到胚囊以完成植物的双受精过程。微丝骨架通过协调各种细胞生理学过程在花粉管生长过程中发挥关键的调控作用。花粉管如何对微丝的空间组织和动态进行严格调控是植物细胞生物学领域的核心问题。对微丝结合蛋白的功能和作用机制进行解析是其中的关键研究内容。申请人实验室前期的研究发现微丝成束因子拟南芥fimbrin5(FIM5)调控微丝组织和花粉管生长,但FIM5如何在花粉管中发挥功能还不是很清楚。本项目拟综合生化、活体成像和分子遗传学等方法深入解析FIM5在花粉管中的作用机制。主要研究内容包括阐明FIM5如何在花粉管不同区域发挥功能、如何与其异构体以及其它微丝成束因子协作以及其活性调控机制的探索等。这些工作的开展将加深理解FIM5的作用机制以及微丝骨架调控花粉管生长的分子机理。

结项摘要

本项目的主要研究内容是解析拟南芥FIM5调控花粉管生长的生化和细胞生物学机制。发现FIM5和fimbrin家族的其它成员相比在微丝高级结构的产生和维持的功能上存在差异,并且发现其在维持花粉管亚顶端微丝结构上具有其它家族成员不可替代的功能;进一步发现FIM5的功能特异性主要存在于其氨基末端和CH2结构域,这为理解fimbrin蛋白家族以及含有CH结构域的蛋白家族在调控微丝动态组装的生化机制上具有普遍的科学理论意义。本项目还发现FIM5和PLIM蛋白协作调控微丝高级结构的产生,它们各自产生的微丝结构不同,具有特定的物理和生化特性,且两者相互竞争和微丝结合,这些结果表明这些微丝成束因子在体内必须维持一定的平衡,对于理解胞内微丝高级结构的产生和维持机制具有普遍的科学理论意义。由于该项目以花粉管为细胞学系统,相关知识的获得对于理解植物有性生殖调控机制具有重要的科学理论意义,并为农业生产实践中遗传操作作物的有性生殖提供一定的理论依据。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Rapid Isolation of Total Protein from Arabidopsis Pollen
从拟南芥花粉中快速分离总蛋白
  • DOI:
    10.21769/bioprotoc.2227
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bio-protocol
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    Chang Ming;Huang Shanjin
  • 通讯作者:
    Huang Shanjin
Monomeric G-actin is uniformly distributed in pollen tubes and is rapidly redistributed via cytoplasmic streaming during pollen tube growth
单体 G-肌动蛋白均匀分布在花粉管中,并在花粉管生长过程中通过细胞质流快速重新分布
  • DOI:
    10.1111/tpj.13668
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Plant Journal
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Chang Ming;Li Zhankun;Huang Shanjin
  • 通讯作者:
    Huang Shanjin
Organizational Innovation of Apical Actin Filaments Drives Rapid Pollen Tube Growth and Turning
顶端肌动蛋白丝的组织创新驱动花粉管快速生长和转向
  • DOI:
    10.1016/j.molp.2017.05.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Molecular Plant
  • 影响因子:
    27.5
  • 作者:
    Qu Xiaolu;Zhang Ruihui;Zhang Meng;Diao Min;Xue Yongbiao;Huang Shanjin
  • 通讯作者:
    Huang Shanjin
Calcium imaging in Arabidopsis pollen cells using G-CaMP5
使用 G-CaMP5 对拟南芥花粉细胞进行钙成像
  • DOI:
    10.1111/jipb.12642
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Diao Min;Qu Xiaolu;Huang Shanjin
  • 通讯作者:
    Huang Shanjin
Villin controls the formation and enlargement of punctate actin foci in pollen tubes
绒毛控制花粉管中点状肌动蛋白灶的形成和扩大
  • DOI:
    10.1242/jcs.237404
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Cell Science
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Zhao Wanying;Qu Xiaolu;Zhuang Yuhui;Wang Ludi;Bosch Maurice;Franklin-Tong Vernonica E.;Xue Yongbiao;Huang Shanjin
  • 通讯作者:
    Huang Shanjin

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植物微丝骨架动态变化的调节
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  • 作者:
    黄善金;于荣;陈琼
  • 通讯作者:
    陈琼

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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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