拟南芥磷脂酶D调控微管形态和应答高温胁迫的分子机理

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470364
  • 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:
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The growth and development of plants are exposed to abiotic stresses such as high temperature. The sructural bilayers in plant plasma membrane (PM) sense stresses and transduce downstream signals, and the components, structure and metabolism of phospholipids affect the stress resistance of plants.The PM-localized PLDδ hydrolyzes phospholipids to generate generate signal PA.Here we will study the molecular mechanism of PLDδ in regulating microtubules organization, calcium and heat shock protein 70 (HSP70) in response to high temperature stress. We will determine the specific interacting sites in PLDδ bound to microtubules and effect of PLD on microtubule dynamics, and we will explore how PLDδ regulate microtubule dynamics by polymerization or depolymerization, which would affect cellular and plant thermotolerance. We will further study the signal position between PLDδ protein and calcium signaling, and the response pattern of their interaction under high temperature stress. We will determine the effect of interaction of PLDδ and microtubules on the HSP70. The study above will reveal a lipid-, calcium- and cytoskeleton-involved signal pathway in response to high temperature stress, which would provide scientific basis and genetic resources for improving crop thermotolerance.
植物的生长发育受到高温等各种非生物胁迫。植物质膜的结构支架-磷脂双分子层参与感受胁迫和传递信号,其磷脂的组分、结构和代谢都关系到植物的抗胁迫能力。质膜蛋白磷脂酶Dδ(PLDδ)水解甘油磷脂产生信号分子磷脂酸。本项目研究高温胁迫响应途径中,拟南芥PLDδ对微管骨架的调控作用及其对钙信号、植物热休克蛋白70(HSP70)的分子调控机理。体内外探寻PLDδ蛋白与微管的结合位点及其动力学特征;结合生物化学、细胞生物学和遗传学方法,明确PLDδ蛋白如何调节微管动态,进而调控微管的解聚或聚合,并进一步影响细胞和植株的耐热性。利用钙指示探针YC3.6,研究PLDδ蛋白与钙信号的位置关系,及其二者对微管形态的调控作用和高温胁迫的应答模式;探寻PLDδ与微管的互作对HSP70的调控作用。目的是揭示由磷脂、钙信号和细胞骨架共同介导的植物抗热信号通路,为提高农作物抗高温的分子改良提供科学依据和基因资源。

结项摘要

细胞骨架和膜系统的互作参与调控植物发育和逆境应答等重要过程。生物学家一直致力于寻找、鉴定连接膜和细胞骨架的桥梁蛋白。我们研究表明,拟南芥PLDδ定位在质膜,并与微管共定位。PLDδ体内外结合微管,并抑制微管聚合。点突变结果表明降低PLD活性显著抑制其去稳定微管活性。热处理后诱导微管从质膜解离和解聚及其幼苗死亡,但是该效应在pldδ突变中得到缓解。总之,PLD负调控微管稳定和植物耐热性。保卫细胞微管是决定气孔应答黑暗和ABA激素的重要因子。气孔开放时,保卫细胞微管呈辐射状分布;在黑暗和ABA处理后,微管解聚。磷脂酸PA结合蛋白磷酸酶PP2CA,二者互作参与调控保卫细胞微管对ABA信号途径的调控。另外,我们利用药物学和遗传学等证据表明,PLD参与调控微管药物处理后的微管形态和细胞发育。微管稳定试剂paclitaxel处理pldδ后,与野生型相比,其根长、下胚轴和微管分布存在显著不同;外源PA能够恢复pldδ表型。总之,拟南芥PLD/PA通过调控微管分布调节细胞发育,而且是依赖于其活性的。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Phospholipase D delta negatively regulates plant thermotolerance by destabilizing cortical microtubules in Arabidopsis
磷脂酶 D δ 通过破坏拟南芥皮质微管的稳定性来负调节植物耐热性
  • DOI:
    10.1111/pce.13023
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Plant, Cell and Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Qun;Song Ping;Qu Yana;Wang Peipei;Jia Qianru;Guo Liang;Zhang Chuanpeng;Mao Tonglin;Yuan Ming;Wang Xuemin;Zhang Wenhua
  • 通讯作者:
    Zhang Wenhua
Regulation of developmental and environmental signaling by interaction between microtubules and membranes in plant cells.
通过植物细胞中微管和膜之间的相互作用调节发育和环境信号
  • DOI:
    10.1007/s13238-015-0233-6
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
    Protein & cell
  • 影响因子:
    21.1
  • 作者:
    Zhang Q;Zhang W
  • 通讯作者:
    Zhang W
Arabidopsis thaliana constitutively active ROP11 interacts with the NADPH oxidase respiratory burst oxidase homologue F to regulate reactive oxygen species production in root hairs
拟南芥组成型活性ROP11与NADPH氧化酶呼吸爆发氧化酶同源物F相互作用调节根毛中活性氧的产生
  • DOI:
    10.1071/fp15090
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Functional Plant Biology
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Yan Min;Jing Wen;Xu Ni;Shen Like;Zhang Qun;Zhang Wenhua;Zhang Q;Zhang WH
  • 通讯作者:
    Zhang WH
Regulation of stomatal movement by cortical microtubule organization in response to darkness and ABA signaling in Arabidopsis
拟南芥皮质微管组织响应黑暗和 ABA 信号传导对气孔运动的调节
  • DOI:
    10.1007/s10725-017-0353-5
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Plant Growth Regulation
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Qu Yana;Song Ping;Hu Yanwei;Jin Xin;Jia Qianru;Zhang Xuedong;Chen Long;Zhang Qun;Qu Yana;Zhang Q
  • 通讯作者:
    Zhang Q
Phosphatidic acid binds to and regulates guanine nucleotide exchange factor 8 (GEF8) activity in Arabidopsis
拟南芥中磷脂酸结合并调节鸟嘌呤核苷酸交换因子 8 (GEF8) 活性
  • DOI:
    10.1071/fp17113
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    FUNCTIONAL PLANT BIOLOGY
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Cao, Chunyan;Wang, Peipei;Zhang, Wenhua
  • 通讯作者:
    Zhang, Wenhua

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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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