植物SCAR/WAVE复合体与线粒体协同调节的自噬机制及其对柑橘果实品质的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772281
  • 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:
    C1503.果树生长发育
  • 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

Previously, we have revealed that the formation of autophagosomes in plants can be regulated by the SCAR/WAVE complex and cytoskeletons. Further study identified that the reduction of intracellular ATP level caused by abnormal mitochondrial activity could be one of the trigger factor; which is mainly through the alternation of autophagy regulating protein phosphorylating modification. Enhanced membrane/microtubules association of the SCAR or ATG protein is observed when their phosphorylation status has changed; as a consequence, the level of autophagy is elevated. In this project, we aim to further study the interaction among the SCAR complex,cytoskeletons and the membrane during the process of autophagy at different mitochondrial respiration condition. Moreover, it is known that the activity of mitochondria and intracellular ATP level changed significantly during fruit ripening and post-harvest senescence; and such change could be the trigger to initiate autophagy in fruit. Meanwhile, this also provides a good system to study the effect of mitochondria activity to autophagy. Therefore, this project plan to further study the mechanism of mitochondria and cytoskeleton regulated autophagosomes formation in fruits,especially the process, regulation and function of autophagy during fruit ripening and post-harvest senescence. Also,looking for mitochondrial protein candidates that regulate autophagy in citrus fruit, in order to provide new approach to improve citrus fruit quality during post-harvest.
SCAR/WAVE复合体通过与ARP2/3复合体调节肌动蛋白丝的聚合,这是大部分真核细胞共有的现象。最近我们发现SCAR/WAVE复合体也可与自噬膜相互作用,调节植物细胞自噬体的形成。后续实验证明,线粒体呼吸作用异常所导致的ATP浓度下降,是其主要诱导因素之一:通过改变相关自噬调控蛋白的磷酸化修饰,促进SCAR、ATG蛋白与自噬膜、微管结合,加速自噬。由于果实在成熟与采后衰老过程中线粒体活性变化显著,同时伴随着细胞内ATP浓度的改变,这为自噬的发生提供了可能的诱导因素,同时也为研究线粒体活性所导致的植物自噬提供了很好的研究对象。在此背景下,本项目拟以线粒体活性与细胞内ATP变化所导致的自噬为切入点,深入研究自噬通过细胞骨架与线粒体的调节机制,阐明呼吸作用异常所导致的自噬在柑橘果实成熟与采后衰老阶段的发生规律,同时找出调节柑橘果实自噬的线粒体蛋白,以期为果实品质调控提供新的依据。

结项摘要

柑橘采后衰老过程中线粒体活性改变,构成果实风味品质的有机酸含量随之减少,而低氧胁迫可诱导线粒体选择性自噬的发生,但其机制仍未知。在果实转色过程中自噬活性增加,因此自噬还可能参与柑橘果实色泽品质的建成。本项目聚焦于柑橘果实自噬的发生与调控、线粒体功能研究,旨在揭示自噬和线粒体活动对果实品质形成影响的新机制。由于柑橘果实的组织特殊性,细胞生物学与自噬的相关研究在其中很难有效开展。因此本项目优先进行柑橘愈伤组织稳定转化、柑橘果实瞬时转化、以及柑橘果实线粒体分离、原生质体分离线粒体染色观察试验;进而构建了自噬基因ATG7和ATG8在柑橘模式植物山金柑的稳定过表达和RNAi遗传转化材料。通过厌氧处理差异蛋白组数据分析,锁定了3个影响线粒体功能的蛋白;针对植物自噬的发生与调控机制,开展了转录水平、蛋白水平、细胞生物学观察等多角度的基础研究;与此同时,明确了红光处理可促使自噬活性增强,促进果实转色,并对其分子机制进行了深入的研究。总之,本项目初步明确线粒体活动和自噬对柑橘果实色泽品质和风味品质的形成具有重要作用,为深入的机制解析构建丰富的材料和数据基础。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Plant cytoskeletons and the endoplasmic reticulum network organization
植物细胞骨架和内质网网络组织
  • DOI:
    10.1016/j.jplph.2021.153473
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Plant Physiology
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zang Jingze;Kriechbaumer Verena;Wang Pengwei
  • 通讯作者:
    Wang Pengwei
Red light-induced kumquat fruit coloration is attributable to increased carotenoid metabolism regulated by FcrNAC22
红光诱导的金橘果实着色归因于 FcrNAC22 调节的类胡萝卜素代谢增加
  • DOI:
    10.1093/jxb/erab283
  • 发表时间:
    2021-06-14
  • 期刊:
    JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Gong, Jinli;Zeng, Yunliu;Wang, Pengwei
  • 通讯作者:
    Wang, Pengwei
Autophagosome Biogenesis in Plants: An Actin Cytoskeleton Perspective
植物中自噬体的生物发生:肌动蛋白细胞骨架的视角
  • DOI:
    10.1016/j.tplants.2020.03.011
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Trends in Plant Science
  • 影响因子:
    20.5
  • 作者:
    Pengwei Wang;Erlin Gao;Patrick J. Hussey
  • 通讯作者:
    Patrick J. Hussey
Illuminating the cells: transient transformation of citrus to study gene functions and organelle activities related to fruit quality.
照亮细胞:柑橘的瞬时转化以研究与水果品质相关的基因功能和细胞器活动
  • DOI:
    10.1038/s41438-021-00611-1
  • 发表时间:
    2021-08-01
  • 期刊:
    Horticulture research
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Gong J;Tian Z;Qu X;Meng Q;Guan Y;Liu P;Chen C;Deng X;Guo W;Cheng Y;Wang P
  • 通讯作者:
    Wang P
The ER network, peroxisomes and actin cytoskeleton exhibit dramatic alterations during somatic embryogenesis of cultured citrus cells
内质网、过氧化物酶体和肌动蛋白细胞骨架在培养柑橘细胞的体细胞胚胎发生过程中表现出巨大的变化
  • DOI:
    10.1007/s11240-021-02180-6
  • 发表时间:
    2021-10-18
  • 期刊:
    PLANT CELL TISSUE AND ORGAN CULTURE
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Wang,Kun;Gao,Erlin;Wang,Pengwei
  • 通讯作者:
    Wang,Pengwei

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植物内质网-质膜连接点与VAP27蛋白所调控的细胞自噬机制对生物胁迫的响应
  • 批准号:
    91854102
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    92.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

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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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