SnRK2类蛋白基因SAPK10在水稻种子发育和休眠中的功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31401366
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Abscisic acid is a sort of phytohormone that plays important roles in plant development and abiotic stress response. As core protein members in ABA signaling pathway, SnRK2 proteins have been found to be involved in regulating seed size and dormancy as revealed by several studies. However, the functional study of SnRK2s in rice is still in its infancy. Our preliminary data showed that the expression level of SAPK10 increased with the time of seed development, indicating important roles of SAPK10 in seed development. Ectopic expression of SAPK10 conferred to ABA hypen-sensitivity of the transgenic lines and finally led to earlier flowering, smaller grains and deeper dormancy. This proposal aims to study the function of SAPK10, a SnRK2 type protein, in seed development and dormancy in rice. We will investigate the biological function of SAPK10 by phenotyically characterizing the mutants, RNAi and Over-expression lines, and also monitoring the physiological parameters in seeds. Meanwhile, we will examine the temporal- and spatial- expression pattern as well as the expression profile under different hormones and abiotic stress treatments. The subcellular localization of SAPK10 will also be investigated. Digital Gene Expression Tag Profiling technique will be used to find out the down-stream genes that regulated by SAPK10. Furthermore, we will employ yeast-two-hybrid technique and in-vitro phosphalase assay to indentify the phosphylation substrate proteins to elucidate the SAPK10 regulatory network. This study will greatly enhance our understanding of ABA signal transduction pathway, provide useful gene resources for rice molecular breeding, and thus put us in a good position in the international competitions in ABA signaling and rice seed development studies.
脱落酸是一类重要的植物激素,SnRK2是脱落酸信号传导途径中的核心蛋白,大量数据表明SnRK2蛋白参与调控种子的粒型大小和休眠,但水稻中SnRK2蛋白基因的功能研究仍少有报道。我们前期的数据表明SAPK10表达量随种子的发育进程逐渐升高。过量表达SAPK10可以导致植株对脱落酸敏感,出现早抽穗,粒型变小和休眠加深等表型。本项目旨在研究水稻SnRK2类蛋白基因SAPK10在水稻种子发育和休眠中的功能。我们将通过对突变体和超表达植株种子发育和休眠过程中的表型观察和生理数据检测,明确其生物学功能;检测该基因的时空和胁迫处理下的表达模式,并明确蛋白的亚细胞定位;寻找下游调控基因,并找出SAPK10直接作用的磷酸化底物蛋白,明晰调控网络。本研究的实施将会极大增强我们对脱落酸信号通路的了解,并为分子育种提供基因资源,促进我国在水稻种子发育和脱落酸信号研究的国际竞争中处于有利地位。

结项摘要

SnRK2是存在于植物中的一类丝氨酸/苏氨酸激酶家族,在响应ABA介导的种子发育和休眠过程中发挥着关键的作用。SAPK10是水稻中的SnRK2成员,其表达受ABA的诱导并随着种子的成熟而表达量逐渐增加。亚细胞定位显示SAPK10定位于细胞核。在自然栽培条件下,SAPK10超表达株系较野生型长势矮小,株高同时在粒型大小、结实率、千粒重、有效穗数、穗长方面均较野生型有明显的下降。种子品质分析发现SAPK10超表达株系较野生型在直链淀粉和总蛋白上有显著的差异, 而在支链淀粉和脂肪含量上的差异并不明显。通过核酵母双杂交、in vitro Pull-down和体内co-IP等实验,我们鉴定到SAPK10调控的靶基因-bZIP类转录因子A(简称bZIPA), 并通过质谱分析鉴定到SAPK10磷酸化修饰该靶蛋白的磷酸化修饰位点,同时通过体外磷酸化实验验证了两者间的激酶-底物修饰关系。本项目组发展了该靶基因的超表达和该磷酸化位点突变非磷酸化位点的模拟非磷酸化的超表达材料,研究表明bZIPA超表达株系对脱落酸敏感,较野生型Nip的种子休眠加深,萌发延迟,而模拟非磷酸化的bZIPASXA超表达株系对ABA的敏感度下降,萌发速率提高,表明SAPK10对bZIPA X位点的磷酸化修饰是该蛋白行使功能的重要开关。上述研究有助于深入了解ABA信号途径核心蛋白SnRK2调控种子灌浆和萌发的机制,对作物品质的改善和产量的提高具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Serine carboxypeptidase 46 Regulates Grain Filling and Seed Germination in Rice (Oryza sativa L.)
丝氨酸羧肽酶 46 调节水稻籽粒灌浆和种子萌发 (Oryza sativa L.)
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016-07-22
  • 期刊:
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  • 作者:
    Li, Zhiyong;Tang, Liqun;Zhang, Jian
  • 通讯作者:
    Zhang, Jian
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Hou Y;Qiu J;Wang Y;Li Z;Zhao J;Tong X;Lin H;Zhang J
  • 通讯作者:
    Zhang J
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-06-27
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Y;Hou Y;Qiu J;Li Z;Zhao J;Tong X;Zhang J
  • 通讯作者:
    Zhang J
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Ying J;Zhao J;Hou Y;Wang Y;Qiu J;Li Z;Tong X;Shi Z;Zhu J;Zhang J
  • 通讯作者:
    Zhang J

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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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