丝裂原活化蛋白激酶级联调控水稻-病原互作机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772145
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1401.植物病理学
  • 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

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades are evolutionarily conserved in eukaryotes and play important roles in different biological processes. Rice genome has 74 MAPK kinase kinase (MAPKKK) genes, 8 MAPK kinase (MAPKK) genes, and 17 MAPK genes, suggesting that the encoding products of these genes may consist of a large number of MAPK cascades, However, the knowledge of rice MAPK cascades is large unknown and no single MAPK cascade has been revealed in rice-pathogen interactions. In this project, we will use two our previous reported MAPK cascades kinases and two preliminary studied MAPK kinases as the starting point to identify new MAPK cascades kinases, which physically interact and have phosphorylation relationship with at least one of the four starting kinases. We, then, will study the roles of these candidate kinases in rice response to bacterial blight, bacterial streak, blast, and false smut diseases, and identify the MAPK cascades involved in rice-pathogen interactions. This project will facilitate the elucidation of the molecular mechanisms of rice resistance to diseases. It may also help to formulate a MAPK cascade based strategy for rice improvement.
丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)级联是真核生物中保守的信号传递通路,参与调控各种各样的生理活动。水稻基因组中共计有99个不同类型的MAPK级联基因,推测它们可以组成大量MAPK级联通路。但是,人们对水稻MAPK级联了解甚少,在水稻--病原互作中还没有报道一条完整的MAPK级联通路。本项目拟以我们已经报道的两个MAPK级联激酶和两个初步鉴定功能的MAPK级联激酶为出发点,鉴定与它们物理互作和有磷酸化关系的新的MAPK级联激酶;确定它们在水稻抵抗白叶枯病、细菌性条斑病、稻瘟病和稻曲病中的作用;分析这些候选MAPK级联激酶在调控抗病反应中的上下游关系,确定调控抗病反应的完整MAPK级联通路。本研究结果不仅将有助于揭示MAPK级联在不同水稻--病原互作系统中的作用,使人们深入了解水稻抗病的分子机理,具有重要科学意义;也将有助于育种工作者依据不同抗病机理特点,选择性地对水稻的抗性进行精准改良。

结项摘要

植物丝裂原活化蛋白激酶MAPK在抗病中发挥重要作用,但是水稻MAPK成员众多,是否有成员以及如何参与水稻对不同病原菌抗病过程,目前知之甚少。我们研究重要结果包括:1)解析了水稻MPKK10.2-MPK6/MPK3信号级联正向调控水稻抗细菌性条斑病的分子机理。我们发现MPKK10.2正向调控水稻对细菌性条斑病的侵染,通过激酶活性实验结合遗传学手段,进一步发现MPKK10.2通过分别激活MPK6和MPK3来分别调控水杨酸和脱落酸信号路径,进而调控水稻对细菌性条斑病的侵染过程;2)发现水稻OsMAPKKK43基因负调控对白叶枯病的抗性,进一步发现OsMAPKKK43-OsMAPKK4-OsMAPK6信号级联反应在水稻抗白叶枯病信号传递和启动基础免疫反应中的重要作用;3)解析了MPKK5-MPK6促进水稻抗白叶枯病的分子机理。本项目发现,MPKK5正向调控水稻对白叶枯病的抗性,遗传学和生化实验发现,MPKK5作用于MPK6的上游且激活MPK6的激酶活性。进一步的结果显示,MPKK5-MPK6信号级联通过促进ROS的产生增强水稻对白叶枯病的抗性。目前正在深入发掘MPKK5-MPK6促进ROS产生的机制,以进一步解释其参与调节水稻抗病的分子机制;4)解析了MPKK1/MPKK6-MPK4信号级联正向调控水稻对白叶枯病抗性的机理。已发表的结果显示MPK4能够促进水稻对白叶枯病的抗性,本项目在此基础上,通过激酶活性实验以及遗传学手段发现MPKK1/MPKK6共同作用于MPK4的上游且促进水稻对白叶枯病的抗性。进一步通过酵母筛库得到了MPK4的两个底物VQ14/VQ32,发现这两个基因正向调控水稻对白叶枯病的抗性,而且MPKK1/MPKK6-MPK4对这两个底物的磷酸化是其发挥抗病功能所必需的。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Two VQ Proteins are Substrates of the OsMPKK6-OsMPK4 Cascade in Rice Defense Against Bacterial Blight.
两种 VQ 蛋白是水稻防御细菌性枯萎病中 OsMPKK6-OsMPK4 级联的底物
  • DOI:
    10.1186/s12284-021-00483-y
  • 发表时间:
    2021-04-28
  • 期刊:
    Rice (New York, N.Y.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li N;Yang Z;Li J;Xie W;Qin X;Kang Y;Zhang Q;Li X;Xiao J;Ma H;Wang S
  • 通讯作者:
    Wang S
Pathogen-inducible OsMPKK10.2-OsMPK6 cascade phosphorylates the Raf-like kinase OsEDR1 and inhibits its scaffold function to promote rice disease resistance
病原体诱导的 OsMPKK10.2-OsMPK6 级联磷酸化 Raf 样激酶 OsEDR1 并抑制其支架功能,促进水稻抗病性
  • DOI:
    10.1016/j.molp.2021.01.008
  • 发表时间:
    2021-04-05
  • 期刊:
    MOLECULAR PLANT
  • 影响因子:
    27.5
  • 作者:
    Ma, Haigang;Li, Juan;Wang, Shiping
  • 通讯作者:
    Wang, Shiping
OsVQ1 links rice immunity and flowering via interaction with a mitogen-activated protein kinase OsMPK6
OsVQ1 通过与丝裂原激活蛋白激酶 OsMPK6 相互作用将水稻免疫和开花联系起来
  • DOI:
    10.1007/s00299-021-02766-6
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
    Plant Cell Rep
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Peilun;Li Juan;Zhang Zhenzhen;Zhang Qinglu;Li Xianghua;Xiao Jinghua;Ma Haigang;Wang Shiping
  • 通讯作者:
    Wang Shiping
MAPK kinase 10.2 promotes disease resistance and drought tolerance by activating different MAPKs in rice
MAPK激酶10.2通过激活水稻中不同的MAPK来促进抗病性和耐旱性
  • DOI:
    10.1111/tpj.13674
  • 发表时间:
    2017-11-01
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Ma, Haigang;Chen, Jie;Wang, Shiping
  • 通讯作者:
    Wang, Shiping
Multiple Alleles Encoding Atypical NLRs with Unique Central Tandem Repeats in Rice Confer Resistance to Xanthomonas oryzae pv. oryzae.
水稻中编码具有独特中央串联重复序列的非典型 NLR 的多个等位基因赋予对米黄单胞菌 pv 的抗性。
  • DOI:
    10.1016/j.xplc.2020.100088
  • 发表时间:
    2020-07-13
  • 期刊:
    Plant communications
  • 影响因子:
    10.5
  • 作者:
    Zhang B;Zhang H;Li F;Ouyang Y;Yuan M;Li X;Xiao J;Wang S
  • 通讯作者:
    Wang S

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其他文献

水稻抗病功能基因组研究进展
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    张海涛;王石平
  • 通讯作者:
    王石平
Rough matroid based on relations
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    2012
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    祝峰
水稻全生育期均一化cDNA文库的构建和鉴定
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
    储昭晖;彭开蔓;张利达;周斌;魏君;王石平
  • 通讯作者:
    王石平

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AI项目解读示例

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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