水稻E3泛素连接酶OsRGE3调控根长的分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31901423
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    杜长青
  • 依托单位：
    河南农业大学
  • 学科分类：
    C1304.作物生理学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Root, one of the three major nutritional organs of plants, is essential for the growth and development of whole plants. E3 ubiquitin ligase plays an important role in various plant growth and development processes. Previous studies have shown that disturbing the function of a rice E3 ubiquitin ligase gene OsRGE3 using CRISPR-Cas9 exhibits longer root than wild-type. In vitro protein interaction analysis indicated that OsRGE3 interacts with argininosuccinate lyase (OsASL1.1). However, the molecule mechanism has not been elucidated. The project will carry out the following research from the perspectives of genetics and biochemistry: (1) using the overexpression method to verify the biological function of OsRGE3; (2) further analyzing the interaction between OsRGE3 and OsASL1.1 in planta; (3) exploring the content of OsASL1.1 and arginine changes in the OsRGE3 knock-out and overexpression mutants; (4) determining the ubiquitination activity of OsRGE3 and the degradation of OsASL1.1 relying on the ubiquitin-proteasome system, in order to uncover the molecular mechanism of OsRGE3 affecting rice root growth. The results will provide new theoretical support for the genetic basis theory and the application of breeding of rice roots.
根作为植物的三大营养器官之一，对整个植物的生长发育至关重要。E3泛素连接酶在植物生长发育诸多过程中发挥重要功能。前期研究表明，利用CRISPR-Cas9敲除一个水稻E3泛素连接酶基因OsRGE3，水稻根显著变长。体外蛋白互作分析表明OsRGE3与精氨酸代琥珀酸裂解酶 (OsASL1.1) 相互作用，但其具体分子机制并不清楚。本项目将从遗传和生化两个角度开展以下研究：(1) 利用过表达进一步确证OsRGE3的生物学功能；(2) 深入分析植物体内OsRGE3与OsASL1.1的相互作用；(3) 分析OsRGE3敲除和过表达突变体中OsASL1.1的含量及精氨酸变化；(4) 分析OsRGE3的E3酶活性及对OsASL1.1的泛素化降解作用，以期解析OsRGE3影响水稻根长的分子机制，为水稻根系遗传基础理论和育种应用研究提供一定的理论依据。

结项摘要

E3泛素连接酶在植物生长发育的诸多过程中均发挥着重要作用。然而，关于水稻E3泛素连接酶成员调控根长的报道却很少。本项目利用CRISPR-Cas9基因编辑技术创制了一个E3泛素连接酶基因OsRGE3在两种水稻生态型Nipponbare和Kitaake背景的基因编辑水稻材料，通过根长分析证实了两种生态背景突变体的苗期根长均显著长于野生型对照，表明E3泛素连接酶基因OsRGE3在调控水稻根长方面具有重要的生物学功能。组织表达模式分析表明OsRGE3在幼根中高表达。进一步组织显微切片观察分析，表明E3泛素连接酶基因OsRGE3影响了根细胞的生长，这些结果与其调控水稻根长的生物学功能相吻合。利用酵母筛库及双杂交分析，证实了OsRGE3与精氨酸代琥珀酸裂解酶 (OsASL1.1) 在酵母中存在相互作用。进一步通过双分子荧光互补(bimolecular fluorescence complementation, BiFC) 和荧光素酶互补(Luciferase complementation assay, LCA)技术证实了OsRGE3与OsASL1.1在植物体内亦存在相互作用。进一步组织表达模式分析表明，OsRGE3与OsASL1.1具有类似的组织表达模式，均在幼根中高表达。这些结果为深入揭示OsRGE3-OsASL1.1模块调控水稻根长的分子机制奠定了坚实基础。此外，我们发现OsRGE3在调控干旱方面也可能具有重要功能。不同浓度甘露醇（模拟干旱）处理下，幼苗期OsRGE3的日本晴背景的CRISPR-Cas9基因编辑植株较野生型对照明显根长较长，表明耐旱性增强。综上所述，我们的研究结果发掘并证实了一个调控水稻根长的重要新元件E3泛素连接酶OsRGE3，不仅调控水稻苗期根长，也可能参与了苗期耐旱性调控，对其功能及分子机理的揭示对水稻幼苗生长及干旱抗性调控均具有十分重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Leucine-rich repeat receptor-like kinase OsASLRK regulates abscisic acid and drought responses via cooperation with S-like RNase OsRNS4 in rice
水稻中富含亮氨酸重复受体样激酶 OsASLRK 通过与 S 样 RNase OsRNS4 配合调节脱落酸和干旱反应
  • DOI：
    10.1016/j.envexpbot.2022.104949
  • 发表时间：
    2022-06
  • 期刊：
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Changqing Du;Wenguo Cai;Faming Lin;Ke Wang;Shen Li;Cong Chen;Haoran Tian;Daichang Wang;Quanzhi Zhao
  • 通讯作者：
    Quanzhi Zhao
Receptor-like kinase OsASLRK regulates methylglyoxal response and content in rice
受体样激酶 OsASLRK 调节水稻中甲基乙二醛反应和含量
  • DOI：
    10.1016/s2095-3119(20)63258-0
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子：
    4.8
  • 作者：
    Faming Lin;Shen Li;Ke Wang;Haoran Tian;Junfeng Gao;Changqing Du
  • 通讯作者：
    Changqing Du
E3 ubiquitin ligase OsPIE3 destabilises the B-lectin receptor-like kinase PID2 to control blast disease resistance in rice
E3泛素连接酶OsPIE3破坏B-凝集素受体样激酶PID2的稳定性以控制水稻稻瘟病抗性
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2023
  • 期刊：
    New Phytologist
  • 影响因子：
    9.4
  • 作者：
    Ke Wang;Shen Li;Longxin Chen;Haoran Tian;Cong Chen;Yihan Fu;Haitao Du;Zheng Hu;Runting Li;Yanxiu Du;Junzhou Li;Quanzhi Zhao;Changqing Du
  • 通讯作者：
    Changqing Du
A leucine-rich repeat receptor-like kinase, OsSTLK, modulates salt tolerance in rice
富含亮氨酸的重复受体样激酶 OsSTLK 可调节水稻的耐盐性
  • DOI：
    10.1016/j.plantsci.2020.110465
  • 发表时间：
    2020-07-01
  • 期刊：
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Lin, Faming;Li, Shen;Du, Changqing
  • 通讯作者：
    Du, Changqing
Receptor-like cytoplasmic kinase OsRLCK241 functions as an important regulator of abscisic acid synthesis and response in rice
受体样细胞质激酶 OsRLCK241 作为水稻脱落酸合成和反应的重要调节因子
  • DOI：
    10.1016/j.envexpbot.2021.104744
  • 发表时间：
    2021-11
  • 期刊：
    Environmental and Experimental Botany
  • 影响因子：
    5.7
  • 作者：
    Ke Wang;Shen Li;Haoran Tian;Cong Chen;Zheng Hu;Quanzhi Zhao;Changqing Du
  • 通讯作者：
    Changqing Du

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其他文献

慢病毒介导的人PLK1 RNA干扰对食管鳞癌细胞裸鼠移植瘤的抑制作用及机制
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    赵春玲
金针菇谷氨酸脱氢酶基因的克隆及原核表达
  • DOI：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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    赵春玲
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  • 作者：
    魏晓菲;赵 上;王 慧;杜长青;苏衍萍
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  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    生命科学研究
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  • 作者：
    李斌;张小波;于峰;李兰;李秀山;杜长青;肖浪涛;刘选明
  • 通讯作者：
    刘选明

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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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