水稻OsDMI3与OsMKK1/OsMKK6相互作用在ABA信号转导中的功能分析

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671606
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1304.作物生理学
  • 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

It has been shown that Ca2+/calmodulin (CaM)-dependent protein kinase (CCaMK) is required for abscisic acid (ABA)-induced antioxidant defense and for the tolerance of plants to water stress and oxidative stress. There exists a cross-talk between CCaMK and mitogen-activated protein kinase (MAPK) in ABA signaling, in which CCaMK functions upstream of MAPK to regulate the antioxidant defense systems in plants. However, the mechanisms how CCaMK induces the activation of MAPK in ABA signaling remain to be determined. In this project, based on our previous studies for this project, we intend to identify the interaction between the rice CCaMK OsDMI3 and the rice MAPK kinases (MAPKKs) OsMKK1 and OsMKK6 and to clarify whether OsMKK1 and OsMKK6 are the phosphorylated substrates of OsDMI3 in vitro and in vivo. The phosphorylation sites of OsMKK1 and OsMKK6 by OsDMI3 are also determined. Further, we want to elucidate the roles of OsDMI3-mediated phosphorylation of OsMKK1 and OsMKK6 in ABA-induced activation of OsMPKs and in ABA-regulated physiological responses in rice. This project is not only helpful to our understanding for the mechanisms how CCaMK is involved in ABA signaling and in plant response to water stress and oxidative stress, but also has an important significance for improvement of crop stress resistance by using molecular biology manipulation.
钙/钙调素依赖型蛋白激酶(CCaMK)已经被证实是脱落酸(ABA)诱导的抗氧化防护信号转导中的重要组分,增强植物对水分胁迫、氧化胁迫的耐性,且在这一过程中,促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)作用于CCaMK的下游。然而,ABA信号转导中CCaMK是怎样调节MAPK活化的机制仍有待阐明。本项目拟在前期工作的基础上,进一步鉴定ABA作用下水稻叶片中CCaMK OsDMI3与MAPKKs OsMKK1、OsMKK6之间的互作关系,在体内外澄清OsMKK1、OsMKK6是OsDMI3磷酸化的底物,阐明其磷酸化位点,进而分析OsDMI3介导的OsMKK1、OsMKK6磷酸化在ABA诱导的OsMPKs活化中的作用以及在ABA调控的生理反应中的作用。这一研究的开展不仅有助于人们对植物CCaMK参与ABA信号转导以及植物抗逆反应的作用机制的认识,而且对于利用分子生物学手段提高作物的耐逆性具有重要的指导意义。

结项摘要

本项目调查了水稻Ca2+/CaM依赖型蛋白激酶OsDMI3与水稻中促分裂原活化蛋白激酶激酶OsMKK1/OsMKK6蛋白互作在ABA信号转导中的作用及其作用机制,主要研究结果如下:.(1)澄清了OsMKK1/OsMKK6是OsDMI3的互作蛋白,但在ABA信号转导中,仅仅OsMKK1的磷酸化与活化是依赖于OsDMI3的。进一步的研究发现,OsDMI3能够磷酸化OsMKK1 Thr-25,且在ABA信号转导中,这一磷酸化是OsDMI3专一的。遗传学证据揭示,OsMKK1是水稻ABA反应,包括种子萌发、根系生长以及水稻对水分胁迫与氧化胁迫的反应的正调节子,且OsDMI3介导的OsMKK1磷酸化对ABA反应中OsMKK1的功能做出了重要贡献。.(2)揭示了OsDMI3可以通过调节Na+和H+的流入量来提高水稻根系对盐碱胁迫的耐性。.(3)揭示了一个双负调节途径介导ABA诱导的OsDMI3活化机制,即在在ABA缺乏的条件下,水稻蛋白磷酸酶OsPP45通过直接脱OsDMI3磷酸化而使OsDMI3处于钝化状态,而在ABA存在下,ABA通过诱导NADPH氧化酶OsRbohB/E产生H2O2而抑制OsPP45活性,从而解除OsPP45对OsDMI3活性的抑制,进而导致ABA反应。.(4)证实了一个非典型性胚胎发生晚期丰富蛋白OsLEA5在ABA诱导的抗氧化防护中起着重要的作用。. 本项目已在国际重要学术刊物如The Plant Cell等上发表论文3篇,另有1篇论文已发布于bioRxiv。这些研究结果不仅加深了我们对ABA信号转导机理的认识,而且对于进一步利用分子手段提高农作物的抗逆性具有重要的指导意义。   .

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Abscisic Acid Inhibits Rice Protein Phosphatase PP45 via H2O2 and Relieves Repression of the Ca2+/CaM-Dependent Protein Kinase DMI3
脱落酸通过 H2O2 抑制大米蛋白磷酸酶 PP45 并缓解 Ca2/CaM 依赖性蛋白激酶 DMI3 的抑制
  • DOI:
    10.1105/tpc.18.00506
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Cell
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Ni Lan;Fu Xiaopu;Zhang Huan;Li Xi;Cai Xiang;Zhang Panpan;Liu Lei;Wang Qingwen;Sun Manman;Wang Qian-Wen;Zhang Aying;Zhang Zhengguang;Jiang Mingyi
  • 通讯作者:
    Jiang Mingyi
Calcium/calmodulin-dependent protein kinase OsDMI3 positively regulates saline-alkaline tolerance in rice roots
钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 OsDMI3 正向调节水稻根部的盐碱耐受性
  • DOI:
    10.1080/15592324.2020.1813999
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Signaling & Behavior
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Lan Ni;Shuang Wang;Tao Shen;Qingwen Wang;Chao Chen;Jixing Xia;Mingyi Jiang
  • 通讯作者:
    Mingyi Jiang
An Atypical Late Embryogenesis Abundant Protein OsLEA5 Plays a Positive Role in ABA-Induced Antioxidant Defense in Oryza sativa L.
非典型胚胎发生晚期丰富蛋白 OsLEA5 在水稻 ABA 诱导的抗氧化防御中发挥积极作用。
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcy035
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Huang Liping;Zhang MengYao;Jia Jing;Zhao Xixi;Huang Xingxiu;Ji E.;Ni Lan;Jiang Mingyi
  • 通讯作者:
    Jiang Mingyi

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其他文献

OsDMI3-mediated activation of OsMPK1 regulates the activities of antioxidant enzymes in abscisic acid signalling in rice
OsDMI3介导的OsMPK1激活调节水稻脱落酸信号中抗氧化酶的活性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 作者:
    石犇;倪岚;刘燕培;张阿英;谭明普;蒋明义
  • 通讯作者:
    蒋明义
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  • 发表时间:
    --
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    11.4
  • 作者:
    蒋明义
  • 通讯作者:
    蒋明义
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OsDMI3 是诱导水稻叶片抗氧化防御的脱落酸信号传导的新成分
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Molecular Plant
  • 影响因子:
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  • 作者:
    石犇;倪岚;张阿英;曹建美;张宏;秦婷婷;谭明普;张建华;蒋明义
  • 通讯作者:
    蒋明义
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一氧化氮介导油菜素类固醇诱导的ABA生物合成参与玉米叶片的氧化应激耐受性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    蒋明义
  • 通讯作者:
    蒋明义
Abscisic acid-induced apoplastic H2O2 accumulation up-regulates the activities of chloroplastic and cytosolic antioxidant enzymes in maize leaves
脱落酸诱导质外体 H2O2 积累上调玉米叶片叶绿体和胞质抗氧化酶的活性
  • DOI:
    10.1007/s00425-005-0068-0
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Planta
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    胡秀丽;蒋明义;张阿英;陆军
  • 通讯作者:
    陆军

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

        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]
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          K --> L[研究结束]
      
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