拟南芥胞外超氧化物歧化酶(MnSOD2)调控花器官脱落的分子机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900251
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0204.水分和营养物质的运输与代谢
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Floral organ abscission is a key performance of plant senescence and response to environmental factors which take place at abscission zone. Previous study showed the lignification of secession cells is essential for abscission. The lignification occurs outside the cytoplasm and the H2O2 is necessary for such process. H2O2 is produced by the O2- catalyzed by extracellular SOD. However, there is no evidence to show the existence of extracellular SOD in plant. The pilot experiments showed that AtMSD2 is located in the apoplast and the MSD2 knock out mutant showed abscission delay. Here we will study the function of AtMSD2 in the process of floral organ abscission. On the one hand, the RP-HPLC and some transferred marker proteins will be used for supply some evidence of AtMSD2 is an apoplast protein. On the other hand, fluorescence staining, in vitro protein expression, qRT-PCR, and RNA-seq will be used for the detection of ROS and lignin accumulation in the abscission zone, the position of AtMSD2 in the abscission signal pathway. And finally, our results will show the function of AtMSD2 in the abscission zone. Our final goal is to supply some useful information for the model plant research and agricultural production.
花器官脱落是植物衰老及响应环境因素的重要表现。离开母体的器官离层细胞木质化是导致脱落的关键原因。木质化发生需源于胞外SOD催化生成的H2O2参与。是何种SOD在胞外行使此功能并影响木质素积累暂无定论。前期研究发现,拟南芥MnSOD2(AtMSD2)定位在离层细胞质外且msd2敲除突变体花脱落推迟。本项目以拟南芥AtMSD2为研究对象,对AtMSD2编码胞外SOD并参与花器官脱落开展研究:通过转荧光蛋白、RP-HPLC/MS等技术,从细胞和蛋白水平确定AtMSD2编码胞外SOD,为木质化发生中ROS来源寻找证据。通过化学染色、qRT-PCR、RNA-seq等技术,研究AtMSD2参与离区ROS产生、积累及木质化过程,并探究脱落信号通路中AtMSD2的调控分子。本项目将从AtMSD2编码胞外SOD影响离区木质化发生的角度,进一步完善植物花器官脱落发生的分子机制,为该领域研究提供一定实验依据。

结项摘要

花器官脱落是植物衰老及响应环境因素的重要表现,花器官脱落异常严重影响植物正常生长发育及生物量变化。花器官脱落的发生依赖脱落器官离层细胞的木质化发生。细胞壁木质化过程依赖质外体SOD催化来源于RBOHs的O2-生成H2O2。目前,究其是何种SOD在胞外行使此功能并影响木质素积累暂无定论。我们前期研究发现,拟南芥MnSOD2(AtMSD2)定位在离层细胞质外且MSD2缺失突变体花脱落异常。针对该问题,项目组从拟南芥胞外SOD的鉴定及其调控花器官脱落的机制两方面开展研究。利用氨基酸序列分析发现MSD2是不同于已发现的植物SOD;通过非变性凝胶电泳、Pull-down实验、蛋白免疫印迹、药理学实验发现MSD2具有SOD活性,与MSD1活性类似,其活性不受KCN和H2O2的抑制;通过蛋白高级构象比对,发现MSD2的活性中心与MSD1类似,MSD1Y63与MSD2Y68在空间上重合。蛋白硝基化实验证实MSD2Y68硝基化影响了MSD2的活性;构建MSD2-mcherry和MSD2△SP-mCherry载体获得转基因植物,以叶表皮和根为材料,进行亚细胞定位检测及质壁分离实验证实包含有信号肽序列的MSD2定位在细胞质外体;启动子活性分析发现,MSD2在花器官离区特异性表达;转录组测序分析、药理学实验、组织化学染色、突变体杂交等实验发现,ABA和NO影响了MSD2活性进而影响了IDA-HAE信号通路,最终调节了拟南芥花器官脱落的发生。本项目首次在植物中证实MSD2是植物质外体SOD,并通过影响IDA-HAE信号通路调节了拟南芥花器官脱落发生过程。项目的完成为人们研究质外体ROS产生提供了重要实验依据,也为进一步完善植物花器官脱落发生的分子机制提供了新的研究思路。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
植物紫外光B受体UVR8的信号转导途径
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2021.0087
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈慧泽;牛靖蓉;韩榕
  • 通讯作者:
    韩榕
TaPCNA plays a role in programmed cell death after UV-B exposure in wheat (Triticum aestivum).
TaPCNA 在小麦 (Triticum aestivum) 暴露于 UV-B 后的程序性细胞死亡中发挥作用。
  • DOI:
    10.1071/fp21013
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Functional plant biology : FPB
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Meiting Du;Ying Zhang;Huize Chen;Rong Han
  • 通讯作者:
    Rong Han
Cadmium Telluride quantum dots application impaired seedling growth and leaf protoplasts of bread wheat
碲化镉量子点的应用损害了面包小麦的幼苗生长和叶原生质体
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Agriculture & Biology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Huize;Niu Jingrong;Han Rong
  • 通讯作者:
    Han Rong
EXOGENOUSLY APPLIED ALUMINUM INDUCED GROWTH INHIBITION AND APOPTOSIS IN WHEAT SEEDLINGS
外源铝诱导小麦幼苗生长抑制和细胞凋亡
  • DOI:
    10.30848/pjb2022-1(8
  • 发表时间:
    2022-02-01
  • 期刊:
    PAKISTAN JOURNAL OF BOTANY
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Chen,Huize;Xu,Xindan;Liu,Weizhong
  • 通讯作者:
    Liu,Weizhong
MSD2, an apoplastic Mn-SOD, contributes to root skotomorphogenic growth by modulating ROS distribution in Arabidopsis
MSD2 是一种质外体 Mn-SOD,通过调节拟南芥中 ROS 的分布来促进根的暗形态生长
  • DOI:
    10.1016/j.plantsci.2022.111192
  • 发表时间:
    2022-01-21
  • 期刊:
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chen, Huize;Lee, Jinsu;Lee, Yuree
  • 通讯作者:
    Lee, Yuree

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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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