拟南芥E3泛素连接酶ATL17调控脱落酸抑制主根生长的分子机制研究

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基本信息

  • 批准号:
    31870248
  • 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:
    C0206.植物激素与生长调节物质
  • 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

E3 ubiquitin ligases play pivotal roles in growth and development in plants. However, it is unclear the mechanisms for ABA inhibition of primary root growth modulated by E3 ubiquitin ligases. Here, we obtained an Arabidopsis mutant that was insensitive to ABA-inhibited primary root elongation by screening a mutant pool. The mutation gene encoded the RING E3 ubiquitin ligase ATL17 (Arabidopsis Tóxicos en Levadura17). Preliminary results indicated that ATL17 had E3 ligase activity. Its actions on ABA inhibition of root growth were closely related to auxin. In this project, we will further identify the substrate protein of ATL17, and investigate the degradation mechanism of the substrate by ATL17. Moreover, the functions and mechanisms for ATL17 regulating auxin distribution and transport, PLETHORAs expression and cell division progression will be uncovered. In addition, we will elucidate the regulatory relationships beween ATL17 and the ABA signaling key components ABI1 (ABA insensitive1), ABI2, ABI4 and ABI5 by analyzing the relevant mutants in ABA-inhibited primary root growth. Together, the molecular mechanisms that ATL17 regulated ABA inhibition of primary root growth through protein ubiquitination in Arabidopsis will be unravelled. A novel mechanism by which a new ABA signal component modulates primary root development may be unveiled in Arabidopsis based on this project.
E3泛素连接酶在植物生长发育中发挥重要作用,但其调控ABA抑制主根生长的机制不清楚。我们筛选到一株拟南芥主根生长对脱落酸(ABA)不敏感的突变体,突变基因编码RING E3泛素连接酶ATL17(Arabidopsis Tóxicos en Levadura17)。初步研究表明,ATL17具有E3泛素连接酶活性,其在ABA抑制主根生长中的作用与生长素相关。本项目拟进一步探明ATL17泛素化的底物蛋白及底物的降解机制,阐明ABA抑制主根发育过程中ATL17对生长素分布和运输、PLETHORAs表达及细胞分裂进程的调控作用。另外,通过分析相关突变体杂交材料明确ABA作用下ATL17与ABI1(ABA insensitive1)、ABI2、ABI4和ABI5的作用关系。最终阐明ATL17介导泛素化修饰调控ABA抑制主根生长的分子机制。本项目有望揭示拟南芥ABA信号中调节主根发育的新成分和新机制。

结项摘要

激素脱落酸(Abscisic acid, ABA)在植物应答多种逆境胁迫反应及调控根生长和种子萌发等过程中发挥重要作用。E3泛素连接酶介导ABA反应,但RING(Really interesting new gene)E3泛素连接酶ATL17(Arabidopsis Tóxicos en Levadura 17)是否在ABA抑制根生长和种子萌发中起作用、具体作用的分子机制如何目前均不清楚。本项目前期发现拟南芥ATL17基因突变体对ABA抑制主根伸长不敏感,在此基础上,我们以多个基因的突变体和过表达植物为材料,利用生化和分子生物学等技术发现ATL17与PP2C蛋白磷酸酶AHG1(ABA hypersensitive germination 1)互作,并证明ATL17通过泛素化降解AHG1正调控ABA抑制根生长和种子萌发;同时发现ATL17通过负调控生长素反应、生长素积累、生长素运输蛋白基因PIN2(PINFORMED2)、PIN4和PIN7表达以及PLT1(PLETHORA 1)的水平在ABA抑制根生长过程中起作用。证明生长素反应因子ARF2(Auxin response factor 2)与ATL17基因启动子结合,可能通过调控ATL17的表达影响ABA介导主根生长。另外发现ATL17通过调节根细胞周期相关基因CYCB2;1(Cyclin B2;1)、KRP2(Kip related protein2)和CYCD3;1的表达在ABA信号中起作用。证明ATL17通过影响ABI5(ABA insensitive 5)或二者协同作用调控ABA反应。这些研究结果揭示了植物E3泛素连接酶ATL17调控ABA反应的新机制。

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)
Update on roles of nitric oxide in regulating stomatal closure
一氧化氮在调节气孔关闭中的作用的最新进展
  • DOI:
    10.1080/15592324.2019.1649569
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Signaling & Behavior
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li Rong Sun;Cai Meng Yue;Fu Shun Hao
  • 通讯作者:
    Fu Shun Hao
Redox Components: Key Regulators of Epigenetic Modifications in Plants
氧化还原成分:植物表观遗传修饰的关键调节因子
  • DOI:
    10.3390/ijms21041419
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Saravana Kumar R.M.;Yibin Wang;Xiaopan Zhang;Hui Cheng;Lirong Sun;Shibin He;Fushun Hao
  • 通讯作者:
    Fushun Hao
NADPH oxidases, essential players of hormone signalings in plant development and response to stresses
NADPH 氧化酶,植物发育和应激反应中激素信号传导的重要参与者
  • DOI:
    10.1080/15592324.2019.1657343
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Plant Signaling & Behavior
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Li Rong Sun;Zhi Jie Zhao;Fu Shun Hao
  • 通讯作者:
    Fu Shun Hao
Roles and mechanisms of Ca2+ in regulating primary root growth of plants
Ca2+在调节植物初生根生长中的作用及机制
  • DOI:
    10.1080/15592324.2020.1748283
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    PLANT SIGNALING & BEHAVIOR
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Xiao Pan;Ma Cai Xia;Sun Li Rong;Hao Fu Shun
  • 通讯作者:
    Hao Fu Shun
Versatile Roles of Aquaporins in Plant Growth and Development
水通道蛋白在植物生长和发育中的多功能作用
  • DOI:
    10.3390/ijms21249485
  • 发表时间:
    2020-12-13
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang Y;Zhao Z;Liu F;Sun L;Hao F
  • 通讯作者:
    Hao F

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其他文献

AtrbohD and AtrbohF positively regulate abscisic acid inhibited primary root growth by affecting Ca2+ signalling and auxin response of roots in Arabidopsis
AtrbohD 和 AtrbohF 通过影响拟南芥根的 Ca2 信号传导和生长素反应,正向调控脱落酸抑制初生根生长
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    郝福顺
  • 通讯作者:
    郝福顺
NADPH oxidase AtrbohD and AtrbohF function in ROS-dependent regulation of Na+/K+ homeostasis in Arabidopsis under salt stress
NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF在盐胁迫下拟南芥Na/K稳态ROS依赖性调节中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    郝福顺
  • 通讯作者:
    郝福顺
NADPH氧化酶AtrbohD和AtrbohF在盐胁迫下拟南芥活性氧依赖的钠钾离子平衡调节中发挥作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Experimental Botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    郝福顺
  • 通讯作者:
    郝福顺

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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

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          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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