GSNOR参与生长素信号调控番茄侧枝发生的生理与分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31872943
  • 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:
    C1504.蔬菜、瓜果生理与栽培学
  • 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

The control of plants’ branching by auxin-mediated cytokinin and strigolactone has been extensively studied. However, little has been known about the cross-talk between auxin and other signal molecules in regulating axillary bud outgrowth. Previously, we found that S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR)-mediated nitric oxide (NO) can be induced in the process of axillary bud outgrowth involving auxin signaling in tomato plants. And over-expression (or suppressed-expression) of GSNOR can inhibit (or promote) the axillary bud outgrowth of tomato plants. Additionally, we also identified 17 NO-mediated proteins involving auxin signaling by nitrosoproteomic analysis. Based on these results, the expression of GSNOR promoter, as well as the signaling accumulation of NO, the content of auxin, the expression of related genes, the expression and subcellular localization of polar auxin transport proteins, as well as pharmacological and genetic experiments will be performed to explain the cross-talk between GSNOR and auxin signaling in the process of axillary bud outgrowth. Also, we will reveal the molecular mechanism of interaction between GSNOR and auxin signaling in the process of axillary bud outgrowth by analyzing nitrosoproteomic, verification of site-directed mutagenesis, and interaction of protein-protein or protein-DNA. Taken together, we want to explain the physiological and molecular mechanism of GSNOR-mediated auxin signaling in controlling tomato axillary bud outgrowth, which can provide target genes and theoretical basis for the breeding of less lateral branch tomato plants.
生长素调控细胞分裂素和独脚金内酯影响植物分枝的研究已取得长足进展,但生长素与其它信号分子互作,调控侧枝发生的研究相对匮乏。先前,我们发现硫代亚硝基谷胱甘肽还原酶(GSNOR)调控一氧化氮(NO)介导生长素信号影响番茄侧枝发生,且过量(或抑制)表达GSNOR能抑制(或促进)番茄侧枝生长,并通过蛋白质亚硝基化分析发现17个可被NO靶向修饰的生长素信号相关蛋白。在此基础上,本研究拟针对番茄侧枝发生过程,分析GSNOR启动子原位表达和NO信号、生长素代谢和相关基因表达、极性运输蛋白表达及亚细胞极性定位、辅以药理学和遗传学验证,阐明GSNOR和生长素间的信号交流机理;通过蛋白质亚硝基化组学分析及定点突变验证、蛋白-蛋白及蛋白-核酸互作分析,揭示GSNOR与生长素信号相关基因的分子互作机制。旨在阐明GSNOR参与生长素信号调控番茄侧枝发生的生理与分子机制,为少侧枝番茄的选育提供目标基因和理论基础。

结项摘要

探明番茄侧枝发生及调控机制,创制少侧枝番茄种质,具有重要的理论与实际意义。本项目研究发现,硫代亚硝基谷胱甘肽还原酶(GSNOR)调控一氧化氮(NO)介导生长素信号影响番茄侧枝发生,且过量(或抑制)表达GSNOR能抑制(或促进)番茄侧枝生长。与WT相比,GSNOR-RNAi表现为矮化、多侧枝、促进种子发芽、抑制根和下胚轴生长、降低光合作用、抑制植株生长和花粉发育、造成产量降低等农艺性状。通过对GSNOR介导的蛋白质亚硝基化组学分析,鉴定到395个亚硝基化修饰蛋白,这些被修饰的蛋白富集在能量代谢、刺激应答和激素代谢等通路。在此基础上,申请人采用WT、GSNOR-OE和GSNOR-RNAi株系,结合外源药物学手段,研究发现GSNOR通过负调节NO稳态,建立番茄顶端优势。抑制表达GSNOR显著降低了IAA在顶芽和腋芽中的合成。与WT相比,GSNOR-RNAi株系顶芽中生IAA转运能力下降,而腋芽中IAA的转运能力提高,导致其顶芽和腋芽中均显示IAA积累减少的特征。通过异位嫁接试验,申请人发现GSNOR介导的NO和IAA变化影响CKs的生物合成、转运和信号传导,这些结果综合导致GSNOR-RNAi株系腋芽中的IAA:CKs的比例降低,促进腋芽休眠解除。针对番茄腋芽本底NO来源的研究,发现最初的NO信号是由硝酸还原酶(NR)催化硝酸盐过程产生的。NR介导的低浓度NO通过对GSNOR的Cys10进行蛋白质亚硝基化修饰,抑制GSNOR酶活性,进一步诱导NO的爆发,形成NO级联激活信号,并通过IAA-CK激素调控途径促进侧枝生长。综上所述,本项目构建了番茄的蛋白质亚硝基化修饰网络,并揭示了番茄侧枝生长过程中NO的来源和信号放大机理,及其通过改变腋芽IAA和CKs的信号稳态控制侧枝生长方面的生理分子机制,为少侧枝番茄的选育提供目标基因和理论基础。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Overexpression ofcafeic acid O-methyltransferase 1 (COMT1) increases melatonin level andsalt stress tolerance intomato plant
咖啡酸 O-甲基转移酶 1 (COMT1) 的过表达提高了番茄植株褪黑激素水平和盐胁迫耐受性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Plant Growth Regulation
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Shasha Sun;Dan Wen;Wanying Yang;Qiufeng Meng;Qinghua Shi;Biao Gong(通讯作者)
  • 通讯作者:
    Biao Gong(通讯作者)
Loss of GSNOR increases abiotic stress sensitivity via regulating MAPK-ethylene cascade signaling in Solanum lycopersicum L.
GSNOR 的缺失通过调节番茄中的 MAPK-乙烯级联信号传导增加非生物胁迫敏感性。
  • DOI:
    10.1016/j.envexpbot.2022.104872
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Xu Zhang;Han Du;Qinghua Shi;Biao Gong
  • 通讯作者:
    Biao Gong
壳寡糖对番茄和韭菜中有机磷类农药降解的生理调控作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏夕雅;张丽丽;顾超珩;邵长勇;闫燕燕;史庆华;巩彪(通讯作者)
  • 通讯作者:
    巩彪(通讯作者)
Pruning length oflateral branches afects tomato growth andyields inrelation toauxin-cytokinin crosstalt
侧枝修剪长度对番茄生长及产量的影响与生长素-细胞分裂素交叉平衡有关
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Growth Regulation
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Yang Xu;Xuelian Liu;Qinghua Shi;Fei Cheng;Lili Zhang;Changyong Shao;Biao Gong(通讯作者)
  • 通讯作者:
    Biao Gong(通讯作者)
SAMS1 stimulates tomato root growth and P availability via activating polyamines and ethylene synergetic signaling under low-P condition
SAMS1 通过在低磷条件下激活多胺和乙烯协同信号来刺激番茄根系生长和磷的利用率
  • DOI:
    10.1016/j.envexpbot.2022.104844
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Bing Wang;Ziyuan Gao;Qinghua Shi;Biao Gong
  • 通讯作者:
    Biao Gong

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其他文献

外源褪黑素对番茄缺钙胁迫的缓解效应
  • DOI:
    10.13592/j.cnki.ppj.2018.0517
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    植物生理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晓彤;杨婉莹;孙莎莎;巩彪;史庆华
  • 通讯作者:
    史庆华
园艺作物褪黑素的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国农业科学
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    --
  • 作者:
    巩彪;史庆华
  • 通讯作者:
    史庆华
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    巩彪
过表达咖啡酸-O-甲基转移酶基因(COMT1)调控番茄幼苗对干旱胁迫生理响应
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
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锚砸作用下光纤复合海底电缆的振动特性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    尚秋峰;巩彪;郑国强
  • 通讯作者:
    郑国强

其他文献

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巩彪的其他基金

褪黑素和一氧化氮互作调控H+-ATPase提高番茄盐碱抗性的机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
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    54 万元
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褪黑素调控番茄根系泌酸促进碱性盐胁迫下磷素高效利用的作用机制
  • 批准号:
    U1903105
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GSNOR介导蛋白质亚硝基化调控番茄耐碱性机理研究
  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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相似海外基金

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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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