源自叶绿体被膜的胞吞途径调节脱落酸信号和干旱胁迫应答的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871354
  • 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:
    C0701.细胞器及亚细胞结构、互作与功能
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

ABA plays fundamental roles in plant response to drought. Clathrin-mediated endocytosis (CME) and vesicle trafficking, which are responsible for intracellular transportation and signal transduction between different organelles, are also involved in ABA signaling pathway. However, little is known about whether there is a CME from the envelope membrane of chloroplasts. Our previous studies identified a novel gene termed as Chloroplast Vesiculation (CV) in Arabidopsis. CV gene is activated by water stress and ABA. CV protein is localized in the envelope membrane of chloroplasts and can induce vesicle formation from chloroplast. The CV-containing vesicles (CCVs) carrying chloroplast proteins depart from chloroplasts and are transported to the vacuole for protein degradation. The mechanisms of CV-induced chloroplast vesiculation remain unknown. Our recent studies indicated that CV could interact with clathrin heavy chain (CHC2) and recruit endocytosis machinery to generate vesicles from chloroplasts. In this study, we will study the details of the CV-induced CME from chloroplast envelope membranes and revealed a pathway that CCVs influence plant response to ABA signaling and drought, possibly through facilitating the degradation of cytosolic protein GAPC. This study will identify a previously-unknown CME from chloroplast, build a new connection between chloroplast and endomembrane system, and discover a new way that chloroplast influence ABA signaling and drought tolerance. Besides, this study also provides a new idea for genetic improvement of crop tolerance to drought.
网格蛋白介导的胞吞作用和囊泡运输途径参与不同细胞器之间的物质运输和信号传递,也参与调控ABA信号通路。叶绿体膜上是否存在胞吞作用,目前还不清楚。前期我们鉴定了一个诱导叶绿体囊泡化的基因CV,该基因受胁迫诱导表达,编码蛋白定位叶绿体并诱导其形成囊泡,是一条叶绿体降解的新途径。但是,CV诱导囊泡形成的分子机制还不清。我们近期的研究结果表明CV与网格蛋白重链CHC2相互作用,通过网格蛋白介导的胞吞作用来诱导叶绿体被膜形成囊泡。本项目以CV-CHC2相互作用为线索,在模式植物拟南芥中深入解析CV诱导叶绿体被膜发生胞吞作用的分子机制,同时阐述CV诱导的囊泡可以促进细胞质蛋白GAPC的降解从而影响ABA信号途径和干旱胁迫应答的具体过程。本研究不仅可以揭示一条来自叶绿体被膜的新的胞吞途径,完善植物细胞内囊泡运输的调控网络,而且为研究叶绿体与胞质互作提供新的线索,并为农作物的抗旱性改良提供新的思路。

结项摘要

网格蛋白介导的胞吞作用和囊泡运输途径参与植物细胞中不同细胞器之间的物质运输和信号传递,同时也通过调控ABA信号参与植物干旱胁迫的应答。胞吞囊泡只在植物细胞的质膜和高尔基体上产生,叶绿体膜上是否产生胞吞囊泡,目前还不清楚。本项目的研究结果表明:一个诱导叶绿体囊泡化的蛋白CV与网格蛋白重链CHC2相互作用,通过网格蛋白介导的胞吞作用来诱导叶绿体内被膜形成囊泡,同时发现CV诱导的囊泡可以通过促进细胞质蛋白GAPC的降解来影响ABA信号途径和干旱胁迫应答。本研究不仅可以揭示了一条来自叶绿体被膜的新的胞吞途径,进一步完善了植物细胞内囊泡运输的调控网络,而且为研究叶绿体与胞质互作提供新的线索,并为农作物的抗旱性改良提供新的思路。项目取得主要结果和进展如下:1)编码网格蛋白重链CHC2和负责囊泡切割的激动蛋白DRP1A基因的缺失突变会抑制CV诱导的叶绿体囊泡化及叶绿体的降解和叶片衰老;2)CV定位叶绿体内被膜并诱导其形成囊泡;3)CV与GAPC互作并加速其降解;4)沉默CV基因可以提高GAPC蛋白的丰度,从而提高对ABA的敏感性及干旱胁迫的抗性;5)CV基因可以通过逆向信号来提高植物的抗逆性;6)基因编辑敲除水稻OsCV基因可以显著提高水稻的抗旱性。在本项目的资助下,本人以通讯作者发表SCI论文3篇(全是第一标注),其中中科院一区论文2篇(Cell Reports和Plant Journal各一篇),两篇论文皆被多家学术媒体报道;同时发表国内核心期刊一篇,该论文获得第六届《植物生理学报》奖。资助培养博士3人,硕士1人。总体而言,项目资金使用合理,进展良好,成果突出,具有一定的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
SALT-INDUCED CHLOROPLAST PROTEIN (SCP) is Involved in Plant Tolerance to Salt Stress in Arabidopsis
盐诱导叶绿体蛋白 (SCP) 参与拟南芥植物对盐胁迫的耐受性
  • DOI:
    10.1007/s12374-019-0356-z
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Journal of Plant Biology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Zhuang Yong;Liu Yangxuan;Li Yuxiang;Wei Ming;Tang Yuying;Li Penghui;Liu Zhijian;Li Hui;Huang Weizao;Wang Songhu
  • 通讯作者:
    Wang Songhu
EGY3 mediates chloroplastic ROS homeostasis and promotes retrograde signaling in response to salt stress in Arabidopsis
EGY3介导拟南芥叶绿体ROS稳态并促进逆​​行信号传导以应对盐胁迫
  • DOI:
    10.1016/j.celrep.2021.109384
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Cell Reports
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Zhuang Yong;Wei Ming;Ling Chengcheng;Liu Yangxuan;Amin Abdul Karim;Li Penghui;Li Pengwei;Hu Xufan;Bao Huaxu;Huo Heqiang;Smalle Jan;Wang Songhu
  • 通讯作者:
    Wang Songhu
叶绿体蛋白CV调节质体逆向信号的研究
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2020.0031
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐钰莹;刘阳轩;潘婷;魏明;马欣荣;汪松虎
  • 通讯作者:
    汪松虎
The cloning and characterization of hypersensitive to salt stress mutant, affected in quinolinate synthase, highlights the involvement of NAD in stress-induced accumulation of ABA and proline
受喹啉酸合酶影响的盐胁迫过敏突变体的克隆和表征,强调了 NAD 在胁迫诱导的 ABA 和脯氨酸积累中的作用
  • DOI:
    10.1111/tpj.14613
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Journal
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Wei Ming;Zhuang Yong;Li Hui;Li Penghui;Huo Heqiang;Shu Dan;Huang Weizao;Wang Songhu
  • 通讯作者:
    Wang Songhu

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其他文献

基于转录组测序的冬虫夏草虫草素生物合成研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中草药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄羽琪;童锌芯;陶向;王玉贤;彭成;汪松虎;国锦琳
  • 通讯作者:
    国锦琳

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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