水稻组蛋白H2B单泛素化修饰参与干旱应答调控的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31771359
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0602.基因表达及非编码序列调控
  • 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

Drought is one of the main abiotic stresses that constrain plant growth and crop yield. In China, the rice production depends on a large quantity of water it has been frequently suffered from drought stress especially at the reproductive stage. Rice is a model species for cereal crops, therefore, revealing the molecular mechanism of the drought response can provide new strategies for genetic improvement of cereal crops. We found that OsHUB1 and OsHUB2, two key proteins responsible for the monoubiquitation of histone 2B (H2B), can interact with MODD, which has been identified as a significant regulatory protein in ABA signaling pathway in our previous study, to regulate the drought and ABA stress responses. So far, there are few reports about the connection between the monoubiquitation of H2B and the response of abiotic stresses. This project will conduct an in-depth investigation on the interactions between OsHUB1 /OsHUB2 and other key regulators (such as MODD and /or OsbZIP46) in drought response and ABA signaling pathway. The molecular mechanism on the interactions will help understanding the fine regulation of drought responses. Meanwhile, we will detect the genome-wide profiles of histone-monoubiquitination in rice under drought stress and ABA treatment. We will further explore the genetic variation of key genes in the regulation of histone monoubiquitation. This project has important significance not only in revealing the molecular mechanisms of drought response regulation, but also in discovering new genes or mechanisms for crop genetic improvement in epigenetic regulation.
干旱是限制植物生长和影响农作物产量的主要非生物逆境之一。我国水稻生产不仅用水量大,而且生长后期频繁遭受区域性旱灾。水稻作为禾谷类作物的模式物种,揭示其干旱应答调控的分子机理,可为作物抗逆遗传改良提供理论指导。我们发现水稻中负责组蛋白H2B单泛素化修饰的两个重要蛋白OsHUB1和OsHUB2与ABA信号传导途径中重要调控蛋白MODD互作并调控干旱应答。到目前为止,组蛋白单泛素化修饰是否参与植物非生物逆境应答调控还未见报道。本项目将系统深入地研究OsHUB1和OsHUB2如何与ABA和干旱应答调控途径中的关键蛋白(如MODD和bZIP转录因子)相互作用,从而精细调控干旱应答,同时在全基因组水平研究组蛋白单泛素化修饰与干旱应答和ABA信号之间的关系,并进一步发掘组蛋白单泛素化相关基因的的遗传变异,探索水稻抗旱遗传改良新途径。

结项摘要

研究水稻的抗旱调控机制可以为水稻抗旱遗传改良提供新的思路,同时有助于认识植物逆境应答与适应的分子机制。项目前期工作发现水稻中负责组蛋白H2B单泛素化修饰的两个重要蛋白OsHUB1和OsHUB2与ABA信号传导途径中的重要调控蛋白MODD互作。本项目综合各种分析技术与方法,揭示了OsHUB1和OsHUB2参与水稻干旱应答的调控机理。主要研究结果包括:1)超量表达OsHUB2可以显著提高水稻对ABA的敏感性和干旱的抗性,也可以提高部分OsbZIP46靶基因的组蛋白H2B单泛素化(H2Bub1)修饰水平,而突变OsHUB2则可以降低部分OsbZIP46靶基因的H2Bub1修饰水平;2)OsHUB2介导的H2Bub1修饰受到ABA处理和干旱处理的诱导,中度干旱处理后H2Bub1修饰发生变化的基因大多参与干旱应答,并且约四分之一是OsbZIP46的靶基因;3)在干旱胁迫过程中H2Bub1修饰存在动态变化,重度干旱胁迫条件下的H2Bub1修饰程度有所下降;4)MODD对H2Bub1修饰存在负调控,在干旱胁迫过程中OsHUB2与MODD-OsOTLD1的共同作用导致H2Bub1的动态修饰并精细调控OsbZIP46的转录活性。另外,研究中还发现在水稻干旱胁迫条件下,组蛋白修饰H3K4me3可以协同OsbZIP23转录因子调控OsbZIP23靶基因的表达,初步揭示了表观遗传调控与转录调控之间的相互作用机制。本研究为全面地揭示干旱应答调控的分子机理提供了理论基础,为水稻抗逆遗传改良提供了新技术新方法。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Reversible Histone H2B Monoubiquitination Fine-Tunes Abscisic Acid Signaling and Drought Response in Rice
可逆组蛋白 H2B 单泛素化微调水稻的脱落酸信号和干旱反应
  • DOI:
    10.1016/j.molp.2018.12.005
  • 发表时间:
    2019-02-04
  • 期刊:
    MOLECULAR PLANT
  • 影响因子:
    27.5
  • 作者:
    Ma, Siqi;Tang, Ning;Xiong, Lizhong
  • 通讯作者:
    Xiong, Lizhong
Genetic analyses of lodging resistance and yield provide insights into post-Green-Revolution breeding in rice.
抗倒伏和产量的遗传分析为绿色革命后水稻育种提供了见解
  • DOI:
    10.1111/pbi.13509
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    Plant biotechnology journal
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Guo Z;Liu X;Zhang B;Yuan X;Xing Y;Liu H;Luo L;Chen G;Xiong L
  • 通讯作者:
    Xiong L
OsTMF attenuates cold tolerance by affecting cell wall properties in rice
OsTMF 通过影响水稻细胞壁特性来减弱耐冷性
  • DOI:
    10.1111/nph.16549
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    New Phytologist
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Xu Yan;Hu Dan;Hou Xin;Shen Jianqiang;Liu Juhong;Cen Xiang;Fu Jie;Li Xianghua;Hu Honghong;Xiong Lizhong
  • 通讯作者:
    Xiong Lizhong
Combining UAV-RGB high-throughput field phenotyping and genome-wide association study to reveal genetic variation of rice germplasms in dynamic response to drought stress
结合UAV-RGB高通量田间表型分析和全基因组关联研究揭示水稻种质对干旱胁迫动态响应的遗传变异
  • DOI:
    10.1111/nph.17580
  • 发表时间:
    2021-07-23
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Jiang, Zhao;Tu, Haifu;Zhang, Jian
  • 通讯作者:
    Zhang, Jian
Genome-Wide Identification of SNAC1-Targeted Genes Involved in Drought Response in Rice
参与水稻干旱反应的 SNAC1 靶向基因的全基因组鉴定
  • DOI:
    10.3389/fpls.2019.00982
  • 发表时间:
    2019-07-26
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li, Xu;Chang, Yu;Xiong, Lizhong
  • 通讯作者:
    Xiong, Lizhong

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其他文献

基于高光谱成像和主成分分析的水稻茎叶分割
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    激光生物学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    熊立仲;陈国兴;杨万能;刘谦
  • 通讯作者:
    刘谦

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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