受体类激酶CWK1调控水稻纤维素合成的机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    31770198
  • 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:
    C0207.植物生殖与发育
  • 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

Cellulose is a major component of plant cell wall and represents the most abundant nature resource with a great economic importance. Since cellulose abundance and property is also highly associated with multiple important agronomic traits and physiological processes, cellulose synthesis is under a tight control in plants. The proteomics analyses have revealed that many proteins involved in cellulose biosynthesis are phosphorylated and showed impacts on cellulose amount, indicating that phosphorylation is a common regulatory way in cellulose formation. However, the identified kinases that modulate cellulose synthesis are very limited. CWK1 is a putative receptor-like kinase required for cellulose synthesis as it is coexpressed with CESAs. In this study, we plan to characterize CWK1 functions via multidisciplinary approaches, aiming to: verify the coexpression profile of CWK1 and CESAs at cellular level; characterize the biochemical and biological roles of CWK1; identify phosphorylation targets of CWK1 through interacting protein screening and phosphorylation assays; and analyze the phosphorylation effects on cellulose synthesis. Finally, the regulatory pathways mediated by CWK1, as well as the biological functions, will be identified. This study may further understanding the elaborate regulatory pathways of cellulose synthesis control and genetically engineering of cellulose properties for the improvement of relevant agronomic traits in rice.
纤维素是植物细胞壁中最主要、且最具经济价值的成分。植物体中纤维素的合成水平与诸多重要农艺性状的形成和生理过程关系密切,因而受到严格调控。蛋白质组质谱分析发现参与纤维素合成的不少关键蛋白存在磷酸化修饰,并影响纤维素合成,表明磷酸化修饰是调控纤维素合成的一种重要方式。然而迄今为止鉴定到的参与纤维素合成的受体类激酶仍为数极少。CWK1是通过水稻转录组测序及共表达分析而筛选到的一个受体类激酶,且功能未知。本研究拟利用遗传学、生物化学、分子生物学等多学科手段,验证CWK1基因与纤维素合酶基因的共表达情况;分析CWK1的激酶活性,筛选其作用底物,解析CWK1调控纤维素合成的信号转导通路和遗传网络,揭示纤维素合成调控的分子机制;研究cwk1及其调控通路上相关突变体的表型,明确其生物学功能,为水稻等作物高产优质分子设计育种提供新的基因资源。

结项摘要

纤维素是植物次生细胞壁中最主要、且最具经济价值的成分。它不仅构成了承力网络结构,还是植物生长的重要体现。植物体中纤维素合成水平与诸多重要农艺性状、如抗倒伏性状的形成关系密切,其合成因此受到严格调控。受体激酶是感知传递信号的关键节点。然而迄今为止,鉴定的参与纤维素合成的类受体激酶仍为数极少。CSK1 (前期命名为CWK1)是通过水稻转录组测序及共表达分析而获得的一个功能未知受体类激酶。本研究通过遗传学、分子生物学、细胞生物学等手段,阐明了水稻CSK1负调控次生壁纤维素积累的分子机制和调控通路,包括鉴定了CSK1的磷酸化底物VND6,而水稻VND6是次生壁合成的重要开关;明确CSK1磷酸化VND6使其转录激活活性减缓;发现CSK1响应ABA、干旱等处理,ABL1可调控CSK1的表达。通过项目实施,明确CSK1可调控植株支撑力和耐逆性,是平衡支撑性与环境可塑性的重要节点,为水稻等作物分子设计育种提供新的基因资源。

项目成果

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专著数量(0)
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专利数量(1)

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其他文献

植物细胞壁多糖乙酰化修饰与生物学功能
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2018.0133
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张兰军;张保才;周奕华
  • 通讯作者:
    周奕华

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]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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