盐胁迫下植物协同调控质膜H+-ATPase和Na+/H+ antiporter活性的分子机制

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670260
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The maintenance of intracellular ionic homeostasis is an important mechanism of plants in response to salt stress. To avoid accumulation of toxic Na+ ion in cytosal, the activities of plasma membrane (PM) H+-ATPase and Na+/H+ antiporter are regulated synergistically under salt stress in plant cells, however, the mechanism of co-regulating the two enzymic activities is elusive. Previous study has found that 14-3-3 λ interacts with SOS2 at the phosphorylated Ser-294 and represses SOS2 kinase activity to inhibit SOS1 activity, a Na+/H+ antiporter, when plants grow in the absence of salt stress, but protein for phosphoralation of the SOS2 Ser-294 is undefinable. We find that PKS5 kinase, a negative regulator of PM H+-ATPase, phosphoraltes the SOS2 S-294, and the 14-3-3 λ represses the PKS5 kinase activity and positively regulates the PM H+-ATPase activity under salt stress. These results indicate that 14-3-3 λ is an important regulator in mediating the activities of PM H+-ATPase and Na+/H+ antiporter coordinately under salt stress. In this study, we will analyze the detail function of 14-3-3 λ in co-regulating the activities of PM H+-ATPase and Na+/H+ antiporter, and to clarify the mechanism of plant in response to salt stress.
维持细胞内的离子平衡是植物适应盐胁迫的重要机制。研究发现盐胁迫下质膜H+-ATPase和Na+/H+antiporter活性被协同调控来维持植物细胞离子的稳定,但协同调控机制尚不清楚。已有工作表明正常条件下14-3-3λ与Ser-294被磷酸化的SOS2结合,抑制SOS2活性,负调控SOS (Salt Overly Sensitive)途径,但不清楚磷酸化修饰SOS2 Ser-294的蛋白。我们发现PKS5磷酸化修饰SOS2 Ser-294位点。另外发现14-3-3λ抑制PKS5激酶活性,在盐胁迫下正调控H+-ATPase活性。表明14-3-3λ可能为盐胁迫下调控H+-ATPase和Na+/H+ antiporter活性的偶联因子。因此,本申请将研究14-3-3λ在盐胁迫过程中调控H+-ATPase和Na+/H+ antiporter活性的“桥梁”作用,深入阐明植物适应盐胁迫的分子机制。

结项摘要

盐胁迫是自然界中普遍存在的非生物胁迫,严重影响了植物的生长,降低了农作物的产量。在植物响应盐胁迫的过程中,SOS (Salt-Overly-Sensitive) 信号途径非常保守,并在盐碱胁迫下调节钠离子稳态中起着十分重要的作用。在盐胁迫条件下, SOS3和SCaBP8感知盐胁迫诱导的钙信号, 与蛋白激酶SOS2相互作用并激活其激酶活性,招募其到质膜, 进而激活SOS1 Na+/H+反向转运活性。本实验室以前的研究发现, 在正常条件下, 14-3-3λ/κ (以下简称14-3-3)与Ser294位点磷酸化修饰的SOS2结合并抑制SOS2激酶活性。但是,磷酸化修饰SOS2 Ser294位点的激酶并不清楚; 及14-3-3如何参与对SOS2激酶活性的调节过程也不清楚。. 本项目的研究发现, PKS5磷酸化修饰SOS2 Ser294位点使14-3-3 与SOS2结合并抑制其激酶活性。在正常条件下,PKS5通过磷酸化修饰SOS2 Ser294位点促进14-3-3 与SOS2的结合并抑制其激酶活性。此外,研究中还发现,14-3-3蛋白通过识别并解码盐诱导的钙信号来协同调控质膜SOS1和H+-ATPase活性。14-3-3结合钙离子后,减弱了其与SOS2的相互作用, 并释放了SOS2的激酶活性, 进而正调控SOS1的Na+/H+反向转运活性。同时, 钙离子增强了14-3-3和PKS5的互作, 进而抑制了PKS5活性, 解除了对SOS2和质膜H+-ATPase活性的抑制,为SOS1的Na+/H+反向转运提供了质子梯度。盐诱导的钙信号可被14-3-3和SOS3/SCaBP8蛋白解码, 它们通过选择性激活/抑制下游蛋白激酶SOS2和PKS5来协同调控质膜SOS1Na+/H+反向转运蛋白和H+-ATPase活性,以调节细胞中Na+稳态。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Elucidating the molecular mechanisms mediating plant salt-stress responses
阐明介导植物盐胁迫反应的分子机制
  • DOI:
    10.1111/nph.14920
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Yang, Yongqing;Guo, Yan
  • 通讯作者:
    Guo, Yan
An improved protein lipid overlay assay for studying lipid-protein interactions
用于研究脂质-蛋白质相互作用的改进的蛋白质脂质叠加测定
  • DOI:
    10.1186/s13007-020-00578-5
  • 发表时间:
    2020-03-06
  • 期刊:
    PLANT METHODS
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Han, Xiuli;Yang, Yongqing;Yu, Xiang
  • 通讯作者:
    Yu, Xiang
A bioassay-guided fractionation system to identify endogenous small molecules that activate plasma membrane H+-ATPase activity in Arabidopsis.
生物测定引导的分级分离系统,用于鉴定激活拟南芥质膜 H -ATP 酶活性的内源小分子
  • DOI:
    10.1093/jxb/erx156
  • 发表时间:
    2017-05-17
  • 期刊:
    Journal of experimental botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Han X;Yang Y;Wu Y;Liu X;Lei X;Guo Y
  • 通讯作者:
    Guo Y
VAMP711 Is Required for Abscisic Acid-Mediated Inhibition of Plasma Membrane H+-ATPase Activity
VAMP711 是脱落酸介导的质膜 H-ATP 酶活性抑制所必需的
  • DOI:
    10.1104/pp.18.00499
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Plant Physiology
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Xue Yuan;Yang Yongqing;Yang Zhijia;Wang Xiangfeng;Guo Yan
  • 通讯作者:
    Guo Yan
The SOS2-SCaBP8 Complex Generates and Fine-Tunes an AtANN4-Dependent Calcium Signature under Salt Stress
SOS2-SCaBP8 复合物在盐胁迫下生成并微调 AtANN4 依赖性钙特征。
  • DOI:
    10.1016/j.devcel.2019.02.010
  • 发表时间:
    2019-03-11
  • 期刊:
    DEVELOPMENTAL CELL
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Ma, Liang;Ye, Jiamin;Guo, Yan
  • 通讯作者:
    Guo, Yan
共 9 条
  • 1
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  • 期刊:
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  • 作者:
    杨永青;杨明庆;YANG Yong-Qing1),YANG Ming-Qing2)(1)College of Lif;2)Yellow River Conservancy Technical Institute,Kai
  • 通讯作者:
    2)Yellow River Conservancy Technical Institute,Kai
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨永青;杨公社*
  • 通讯作者:
    杨公社*
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    面上项目
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    31872659
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  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目