胁迫相关蛋白激酶OsSAPK9调控水稻白叶枯病抗性反应的分子机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771762
  • 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:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Revealing the pathogenic mechanism of bacteria blight is essential to improvement of resistant varieties, which ensures the food security in China. The sucrose non-fermenting1-related protein kinase 2 (SnRK2s) gene family members are involved in the regulation of abscisic acid (ABA) and response to both biotic and abiotic stresses in plant. However, in rice, the molecular mechanisms are still not clear. In our previous study, we found that OsSAPK9, a SnRK2 member, played a positive role in improving race-specific resistance for bacterial blight in rice. Moreover, OsSAPK9 could interact with OsSGT1 (Suppressor of G2 allele of skp1) both in vivo and in vitro, suggesting that OsSAPK9 and OsSGT1 might form a protein complex to regulate the defense response. In this study, we aim to ascertain whether ABA contributes to the OsSAPK9-mediated defense response, understand the possible molecular mechanisms of bacteria blight resistance mediated by the protein complex of OsSAPK9 and OsSGT1, uncover the putative gene regulatory networks underlying OsSAPK9-mediated defense response, present the crystal structure of the OsSAPK9-OsSGT1 protein complex by LC-MS/MS, transcriptomics, and X-ray diffraction method, etc. Our study will enrich the gene resources of disease-resistance, and provide new information and strategy for improvement of disease resistance in rice.
揭示水稻抗白叶枯病的分子机理,培育抗性水稻品种,有利于保障我国粮食安全。研究表明植物SnRK2基因家族参与ABA信号调控并响应生物胁迫与非生物胁迫,但是水稻中SnRK2家族成员OsSAPK的抗病分子机理尚不明确。前期研究中,申请人通过对RNAi和过表达植株的表型鉴定发现OsSAPK9正向调控水稻对白叶枯病的小种专化抗性,利用酵母双杂交文库筛选获得抗病相关蛋白OsSGT1,并通过蛋白质互作验证及表达分析初步证明OsSAPK9与OsSGT1互作调控水稻白叶枯病抗性反应。本研究拟运用LC-MS/MS、转录组测序、X-射线衍射等技术探明OsSAPK9介导的水稻抗病反应是否依赖于ABA,明确OsSAPK9与OsSGT1互作的分子机制并解析二者蛋白复合体的晶体结构,揭示OsSAPK9调控水稻抗病性的分子调控网络。本研究的实施有助于揭示水稻抗病性的分子机理,为培育抗病水稻品种提供新的基因资源和理论依据。

结项摘要

白叶枯病和盐胁迫是水稻生产的主要限制因素。蔗糖非酵解型蛋白激酶2(SnRK2)是植物特异性丝氨酸/苏氨酸激酶家族的成员,是参与植物发育过程和胁迫反应信号通路的重要组成部分。水稻中有10个SnRK2家族成员,然而它们的功能和分子机制尚不十分清楚。本研究明确了SnRK2家族的OsSAPK9对水稻白叶枯病菌株特异性抗性和耐盐性都具有正调控作用。通过转录组测序发现在盐胁迫和接种白叶枯病菌后,OsSAPK9-RNAi转基因植株与野生型相比分别有404和1324个基因差异表达,这些基因主要涉及植物的基础代谢过程。在盐胁迫和接种白叶枯病菌后,共同检测到65个参与防御反应的差异表达基因。此外,我们通过体内和体外实验进一步证明了OsSAPK9与分子伴侣OsSGT1、OsHsp90可以形成蛋白复合物。过表达OsSGT1会导致水稻耐盐性降低和对白叶枯病的抗性水平提高。因此,OsSAPK9可能是通过与OsSGT1相互作用共同调控水稻抗病和盐胁迫响应的途径,是水稻响应生物与非生物胁迫信号途径的重要节点。我们基于水稻重测序种质资源分析了OsSAPK9的遗传多样性,发掘出OsSAPK9抗病和耐盐的优异单倍型OsSAPK9-Hap2。该研究揭示了OsSAPK9介导的水稻响应生物胁迫和非生物胁迫的分子机理,为培育抗逆水稻品种提供了新的基因资源和理论依据。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Stress-Activated Protein Kinase OsSAPK9 Regulates Tolerance to Salt Stress and Resistance to Bacterial Blight in Rice
应激激活蛋白激酶OsSAPK9调节水稻对盐胁迫的耐受性和对白叶枯病的抵抗力
  • DOI:
    10.1186/s12284-019-0338-2
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Rice
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Fan Zhang;Dan Zeng;Liyu Huang;Yingyao Shi;Tengjun Chen;Fan Zhang;Yongli Zhou
  • 通讯作者:
    Yongli Zhou

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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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