紫云英类受体激酶AsNIP43在根瘤菌侵染中的共生互作机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31670243
  • 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:
    C0203.植物光合与固氮
  • 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

It is imperative to elucidate the symbiotic receptor and signaling pathway in legume host plant in response to the rhizobial effector protein Nops (nodulation outer proteins). In our latest research progress, a B_lectin-S_locus plant receptor-like kinase in Astragalus sinicus, namely AsNIP43, was isolated. It was identified that AsNIP43 interacts with a type III effector protein NopP of Mesorhizobium huakuii. It is speculated that this interaction can modulate the signaling pathway of host plant cells and plays an important role in rhizobial infection. This project aims to reveal the symbiotic interacting mechanism and pathway of AsNIP43 during the processes of rhizobia invasion into the host plant. The project will be carried out through the following three approaches. Firstly, with the aspect of spatial functional localization of AsNIP43 protein, the studies of protein-protein interactions will be conducted, and the symbiotic interactions in vivo, (sub) cellular and (co)-localization of AsNIP43-NopP will be confirmed and characterized; Secondly, with the aspect of functional mechanism of AsNIP43, the interactive relationships between AsNIP43 protein kinase activity and NopP, as well as the potential competitive interacting between NopP and LPS (lipopolisaccaride) with AsNIP43, will be examined and determined; Thirdly, with the aspect of functional pathway mediated by AsNIP43, downstream proteins of the host plant interacting with AsNIP43 will be screened and identified by yeast two-hybrid technique, the symbiotic phenotypes of the target proteins in the rhizobial infection will be corroborated. Meanwhile, a global overview analysis will be performed in regard to the candidate key genes and pathways modulated by AsNIP43 in terms of symbiotic defense. The results of this study will, for the first time, reveal the functional mechanism and signaling pathway of a novel legume host plant RLK to recognize a rhizobial effector protein Nop, by which to control the successful infection of rhizobia. It will produce achievement and advances with indigenous innovation and intellectual property in this research field. In addition, this study is able to provide a new perspective and pointcut to profoundly explore the inter-relationship of signaling pathway between symbiosis and defense during the legume-rhizobium interactions.
我们前期发现,紫云英的一个B_lectin-S_locus类受体激酶(RLK,receptor-like kinase)AsNIP43与华癸根瘤菌效应蛋白NopP相互作用,可能调制宿主细胞内信号通路,在介导根瘤菌侵染中发挥重要作用。为揭示其功能作用机制,拟从3个层面开展研究:1)在功能定位层面,确证AsNIP43在共生条件下与NopP的原位互作与定位;2)在功能机制层面,阐明AsNIP43激酶活性与NopP的互作关系,以及AsNIP43与NopP/LPS之间潜在的竞争互作;3)在作用途径层面,筛选和鉴定与AsNIP43互作的下游宿主蛋白,全局分析AsNIP43调制共生防御中的关键基因与途径。预期研究结果将首次阐明宿主豆科植物RLKs与根瘤菌效应蛋白发生相互作用、控制根瘤菌入侵的信号途径,为该领域提供自主创新研究成果和进展。还可提供新视角深入探究根瘤菌-宿主互作中共生与防御的相互关系。

结项摘要

我们前期发现紫云英的一个B_lectin-S_locus类受体激酶AsNIP43与华癸根瘤菌效应蛋白NopP相互作用,可能调制宿主细胞内信号通路,在介导根瘤菌侵染中发挥重要作用。为揭示其功能机制,本项目主要从以下3个方面开展了研究:1)在功能定位层面,确证AsNIP43在共生条件下与NopP的原位互作与定位;2)在功能机制层面,阐明AsNIP43与NopP/LPS之间潜在的竞争互作;3)在作用途径层面,筛选和鉴定与AsNIP43互作的下游宿主蛋白,全局分析AsNIP43调制共生防御中的关键基因与途径。.通过项目实施,我们发现AsNIP43定位于细胞膜和内质网,NopP和AsNIP43共定位于细胞质膜及细胞质内膜系统;AsNIP43含有B-lectin结构域,是介导其与NopP互作的关键结构域,且与根瘤菌脂多糖LPS 具有结合能力,AsNIP43与共生受体NFR5具有相互作用;筛选获得AsNIP43互作宿主蛋白AsEPN,确定AsEPN亚细胞定位在细胞质和细胞膜,共生表型鉴定表明AsEPN影响根瘤菌入侵及共生体发育;这些功能机制在模式豆科植物苜蓿中获得了系统的验证和鉴定;还发现华癸根瘤菌NopP突变体在不同紫云英品种上具有不同的共生表型,在信紫一号等品种上促进结瘤固氮。基于上述发现,我们提出一个工作模型:NopP与AsNIP43的相互作用可能阻止了根瘤菌脂多糖(LPS)与AsNIP43中B_lectin结构域的结合,弱化或阻断了宿主植物防御信号通路;并通过NFR5互作引发共生反应;进一步通过互作蛋白AsEPN的协同作用,调控根瘤菌侵染和早期结瘤过程。.本项目取得的成果揭示了豆科宿主植物S型类受体激酶与根瘤菌效应蛋白互作、从而控制根瘤菌侵染的功能机制,为该领域提供了自主创新的研究成果。也为深入研究豆科植物响应根瘤菌效应蛋白、LPS、NFs信号,以及R蛋白之间的信号整合调制与互作网络,提供了切入点。

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)
华癸根瘤菌urtB基因突变株的构建与共生固氮表型分析
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20180175
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周雪娟;马春草;李亚楠;胡倡;李友国
  • 通讯作者:
    李友国
A Methionine Sulfoxide Reductase B Is Required for the Establishment of Astragalus sinicus-Mesorhizobium Symbiosis.
黄芪-中生根瘤菌共生的建立需要甲硫氨酸亚硫酸还原酶 B。
  • DOI:
    10.1093/pcp/pcaa085
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant and Cell Physiology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Si Zaiyong;Guan Ning;Zhou Yuan;Mei Lingli;Li Yixing;Li Youguo
  • 通讯作者:
    Li Youguo
大豆快生根瘤菌SMH12效应蛋白NopP在共生固氮过程中的功能
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20190179
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙轶芳;赵鹏;刘元;李友国
  • 通讯作者:
    李友国
Identification and Symbiotic Phenotype Characterization of an OPDA Reductase Gene AsOPR1 in Chinese Milk Vetch
紫云英OPDA还原酶基因AsOPR1的鉴定及共生表型特征
  • DOI:
    10.1007/s11105-017-1038-y
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Plant Molecular Biology Reporter
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wei Feng;Lei Lei;Chen Fangfang;Wu Mei;Chen Dasong;Li Youguo
  • 通讯作者:
    Li Youguo
华癸中慢生根瘤菌7653R MCHK-3535基因在自生和与紫云英共生中的功能
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20180190
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于艳霞;佀再勇;曾小波;李友国
  • 通讯作者:
    李友国

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其他文献

华癸根瘤菌7653R中一个RND型药物外排泵的功能表型及调控鉴定
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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紫云英根瘤中特异表达CCPs基因的同源分析及表达定位
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  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李友国
华癸中慢生根瘤菌7653R 3个脂质转运蛋白基因的克隆、突变及共生表型
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20160134
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李亚楠;曾小波;周雪娟;李友国
  • 通讯作者:
    李友国
根瘤菌固氮系统调控的分子机理
  • DOI:
    10.3772/j.issn.1009-5659.2015.21.014
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    钟增涛
华癸中慢生根瘤菌7653R SraG sRNA的共生固氮功能
  • DOI:
    10.13300/j.cnki.hnlkxb.2016.05.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    华中农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李振鹏;马春草;谢福莉;陈大松;李友国
  • 通讯作者:
    李友国

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李友国的其他基金

紫云英NCR基因新家族发掘及调控类菌体分化固氮的功能机制研究
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    32270259
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相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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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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