抗坏血酸过氧化物酶Zm-APX在玉米免疫防御反应中的功能及分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872872
  • 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:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 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

Maize disease is one of the main factors that affect the yield and quality of maize. Study of maize immunology will promote capacity of maize immunity, and solve maize disease. Ascorbate peroxidase(APX)is one of the key enzyme meant for metabolizing stress-provoked reactive oxygen species (ROS; such as H2O2) and controlling their potential impacts on cellular metabolism and functions. Our preliminary results suggest that APX may play an important immunological function in maize. Based on our previous research work, this project aims to study the function and molecular mechanism of Zm-APX in maize through disciplinary pathway. The following experiments will contribute to obtain our research target: (1) Study the effects of pathogen associated molecular patterns and defense related phytohormone on Zm-APX through gene and protein level investigation. This will explore the role of Zm-APX in the immune response of maize. (2) Based on the overexpression and mutant lines of Zm-APX, which we have got in our previous experiments, examine the immune response parameters and disease resistance of maize. This will further confirm the function of Zm-APX. (3) Transgenic and mutant maize lines will be used for yeast two hybrid system, co-immunoprecipitation assay and proteomic analysis, which will be conducted to investigate the interaction and signal network of Zm- APX. These results will clarify the functional mechanism of Zm- APX in the immune response. Conduction of this project will further reveal the function and mechanism of ascorbate peroxidase in plant. Meanwhile, this project is of great significance in the field of maize immunology.
病害是影响玉米产量和质量的主要因素之一,开展玉米免疫学研究,从而提高玉米自身的免疫力,是从根本上解决这一问题的重要途径。抗坏血酸过氧化物酶(APX)是植物抗氧化防御系统中的关键酶,我们前期的研究工作揭示了Zm-APX在玉米免疫防御反应中发挥着重要的功能,本项目在前期研究工作的基础上主要开展以下研究内容:(1)分别从基因和蛋白水平研究病原相关分子模式、植物免疫防御激素对Zm-APX的影响,探索其在玉米免疫防御反应中的调控作用;(2)利用已经得到的玉米转基因株系和突变体材料,分别从正反两方面分析免疫反应参数、抗病表型以及病理参数的变化来证实Zm-APX的功能;(3)利用酵母双杂交、免疫共沉淀以及植物蛋白质组学等技术,研究Zm-APX的相互作用蛋白及所在信号网络关系,阐明Zm-APX的免疫防御作用机制。本项目可为进一步揭示植物APX的功能及作用机制奠定基础,同时对推动作物免疫学研究有着重要意义。

结项摘要

玉米小斑病(SCLB)是由玉蜀黍平脐蠕孢菌(Bipolaris maydis)引起的一种严重危害玉米生产的病害。然而,目前仅鉴定到一个小斑病不完全抗性基因,因此,鉴定新的小斑病抗性相关基因具有重要意义。在本研究中,我们利用比较蛋白质组学鉴定到258个蛋白在玉米响应玉蜀黍平脐蠕孢菌侵染过程中差异表达。这些差异表达蛋白质包括一个位于先前鉴定到的与SCLB抗性相关的QTL区间内的抗坏血酸过氧化物酶(ZmAPX1)。ZmAPX1过表达降低了过氧化氢的积累,增强了对玉米小斑病的抗性。在ZmAPX1过表达的植物中,JA含量和JA生物合成以及应答基因的转录水平均增加,而Zmapx1突变体则表现出相反的效果。进一步研究表明:低水平的H2O2促进JA的积累,从而增强了SCLB抗性。这些结果证明了ZmAPX1通过降低H2O2的积累和激活JA介导的防御信号通路来正向调节SC1B的抗性。本研究证明了ZmAPX1可以作为一个潜在的小斑病抗性基因。另外,本研究对阐明植物APX的功能也具有一定的价值。

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(1)
First report of antifungal activity conferred by non-conventional peptides.
首次报告非传统肽具有抗真菌活性
  • DOI:
    10.1111/pbi.13691
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Plant biotechnology journal
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Tian L;Chen X;Jia X;Wang S;Wang X;Zhang J;Zhang Y;Wu S;Chen Y;Wu L
  • 通讯作者:
    Wu L
Ascorbate peroxidase 1 confers resistance to southern corn leaf blight in maize
抗坏血酸过氧化物酶 1 赋予玉米抗南方玉米叶枯病的能力
  • DOI:
    10.1111/jipb.13254
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Integrative Plant Biology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Zhang Jinghua;Jia Xingmeng;Wang Guanfeng;Ma Shijun;Wang Shunxi;Yang Qin;Chen Xueyan;Zhang Yuqian;Lyu Yajing;Wang Xiaoxu;Shi Jiawei;Zhao Yangtao;Chen Yanhui;Wu Liuji
  • 通讯作者:
    Wu Liuji
The antioxidant protein ZmPrx5 contributes resistance to maize stalk rot
抗氧化蛋白 ZmPrx5 有助于抵抗玉米茎腐病
  • DOI:
    10.1016/j.cj.2021.12.001
  • 发表时间:
    2022-08-01
  • 期刊:
    CROP JOURNAL
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Wang,Shunxi;Liu,Wencheng;Wu,Liuji
  • 通讯作者:
    Wu,Liuji

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其他文献

比较蛋白质组分析水杨酸和脱落酸对玉米的作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Plant Molecular Biology Reporter
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    吴刘记
  • 通讯作者:
    吴刘记
Identification and characterization of an E3 ubiquitin ligase in maize (Zea mays L.)
玉米 (Zea mays L.) 中 E3 泛素连接酶的鉴定和表征
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Plant Cell, Tissue and Organ Culture
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴刘记
  • 通讯作者:
    吴刘记

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新型小肽NCPs在玉米抗病防御中的功能及作用机制解析
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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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