拟南芥Ca2+-ATPase ACA8基因响应低温胁迫的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31700235
  • 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:
    C0205.植物与环境互作
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Cold stress is one of the most significant abiotic stresses of plants, affecting both plant growth and yield potential of agricultural crops. The researches on the mechanism of plants in response to cold stress have important scientific significance and application value. Ca2+ signalling is essential for plant responses to low temperature. Influx mechanisms have received considerable attention because their regulation is of primary importance to initiate a Ca2+ signal. By contrast, less consideration has been given to the role of efflux systems in Ca2+ signalling. In previous research, we found that the expression of ACA8 was quickly responded to low temperature. ACA8 participates in the cold-acclimation response by negatively modulating [Ca2+]cyt and controlling the induction of CBFs and downstream genes, probably by ensuring the proper control of Ca2+ homeostasis in response to low temperature. In this project, we choose the wild-type, the insertion mutant and the rescued line to study the mechanism of ACA8 in response to cold stress. And then we analyze (1) the impact of Ca2+ signalling and Ca2+-ATPase activity by the disruption of ACA8, (2) conducting the transcriptome sequencing to identify potential downstream genes and pathways of ACA8, (3) using the Pulldown-MS to screen interacting proteins of ACA8, and (4) verifying the interactions in vivo and determining the domains of interaction. Finally, we want to reveal the molecular mechanism of ACA8 in response to cold stress and fill gaps in understanding the role of efflux systems in Ca2+ signalling and provide a new candidate gene for improving crop freezing tolerance.
低温是植物遭受最普遍的环境胁迫,严重损害作物生长并导致减产,研究植物响应低温胁迫的机制具有重要科学意义和运用价值。Ca2+信号是植物响应低温的主要形式,产生Ca2+信号的内向转运机制得到较多关注,但外向转运知之甚少。研究发现,Ca2+外向转运的Ca2+-ATPase ACA8表达受低温激烈诱导,负调节CBFs及下游一系列冷响应基因的表达。为研究ACA8调节植物响应低温的途径,本项目拟以野生型、缺失型和回补型拟南芥为研究对象:1)分析低温下ACA8缺失对Ca2+信号及质膜Ca2+-ATPase活性的影响;2)通过转录组测序筛选ACA8调节的下游基因和信号通路;3)利用融合蛋白沉淀技术钓取ACA8的互作蛋白;4)进行体内互作验证,确定互作结构域。由此探明ACA8调节植物响应低温的机制,为认识Ca2+外向转运系统对Ca2+信号调节的分子机理提供新知识,为改良作物低温抗性提供新线索。

结项摘要

低温胁迫是限制植物生长和发育的重要环境因子。细胞内部对低温做出响应的首要反应就是细胞质中钙离子浓度的增加。低温胁迫下胞质内的Ca2+信号是由Ca2+流入和Ca2+输出系统共同决定的。在本项目中,我们研究发现细胞质膜定位的拟南芥Ca2+-ATPase ACA8通过调节Ca2+信号影响植物的抗冻性能。首先,ACA8是Ca2+输出系统中最显著的冷响应基因。ACA8基因启动子区含有多个常见的低温响应元件及ABA响应元件,也暗示ACA8基因的转录调控受到低温和ABA信号的调节。其次,在aca8-1突变体中植株的总钙含量降低了,但在正常生长条件下其表型与野生型植株没有显著差异。在经历寒害和冻害处理后,aca8-1突变株与野生型相比,表现出较强的抗寒性和抗冻性,并且抗性的增加并不依赖于冷驯过程。此外,渗透调节和抗氧化系统活性的改变并不是aca8-1突变株抗性增加的主要原因,但ACA8基因缺失会明显改变细胞内Ca2+分布和Ca2+流动。通过基因转录表达检测,我们发现aca8-1突变株表现出较强的低温抗性与低温信号通路中的大多数关键基因的表达上调直接相关,还与其膜系统的稳定性较好相关。若在aca8-1突变株中过表达ACA8基因则所有观察的表型都恢复至与野生型类似。因此,本研究揭示了ACA8参与拟南芥抗冻性调节的作用机制,ACA8通过负调控细胞内的钙信号和ABA在低温信号通路中发挥重要作用 。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantitative Profiling of Arabidopsis Polar Glycerolipids under Two Types of Heat Stress
两种热应激下拟南芥极性甘油脂的定量分析
  • DOI:
    10.3390/plants9060693
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    PLANTS-BASEL
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Qin, Feng;Lin, Liang;Yu, Buzhu
  • 通讯作者:
    Yu, Buzhu
Flavonoid scutellarin positively regulates root length through NUTCRACKER.
黄酮类灯盏乙素通过 NUTCRACKER 积极调节根长
  • DOI:
    10.1016/j.pld.2020.08.001
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Plant diversity
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Huang X;Li W;Zhang X
  • 通讯作者:
    Zhang X

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其他文献

基于终端干扰和链路稳定性的多终端协同维护机制
  • DOI:
    10.11959/j.issn.1000-436x.2015106
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    通信学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洁;芮兰兰;郭少勇;邱雪松;丁一凡
  • 通讯作者:
    丁一凡
基于双图正则化的自适应多模态鲁棒特征学习
  • DOI:
    10.11896/jsjkx.210300078
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    计算机科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵亮;张洁;陈志奎
  • 通讯作者:
    陈志奎
The de-excited energy of electron capture in accreting neutron star crusts
吸积中子星地壳中电子俘获的去激发能
  • DOI:
    10.1088/1674-4527/15/9/005
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
    Research in Astron. Astrophys.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洁
  • 通讯作者:
    张洁
Visible-light-enhanced gas sensing of CdSxSe1−x nanoribbons for aceticacid at room temperature
CdSxSe1-x 纳米带的可见光增强室温乙酸气体传感
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2015.03.082
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张洁;廖凡;诸燕;孙建平;邵名望
  • 通讯作者:
    邵名望
自噬与肿瘤耐药的研究进展
  • DOI:
    10.16605/j.cnki.1007-7847.2015.01.015
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生命科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜燕;张洁;张金阳
  • 通讯作者:
    张金阳

其他文献

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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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