多肽激素与生长素协同调控杨树维管形成层发育的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870572
  • 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:
    C1605.树木生物学
  • 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 activity of vascular cambium is the physiological basis of wood formation and has important influences on the yield and quality of wood. Peptide hormones play a key role in maintaining the division of cambium meristematic cells and regulating the differentiation of xylem cells. However, peptide hormones have not been widely explored in woody plants even that its functional conservatism and evolutionary difference between woody and herbaceous plants represent questions with great scientific innovativeness. This project intends to continue our previous study on poplar CLE signaling pathway and integrate bioinformatics, molecular genetics, biochemistry and transcriptome tools to functionally analyze and compare the six TDIF family members within poplar genome. Through in vitro peptide application, gene ectopic expression, knockout mutation, and comparative transcriptome analysis on transgenic materials, signal transduction pathways mediated by peptide hormones will be studied in-depth with focus on promoting poplar cambium activity and regulating the process of secondary growth. Meanwhile, we will analyze the synergetic action of peptide hormones with auxin to build up a better hormonal network responsible for the activity of vascular cambium. This project not only helps to further reveal the molecular mechanism of wood formation, but also lays a foundation for the use of genetic engineering to improve the yield and quality of wood.
维管形成层活动是林木木材形成的生理基础,对于木材的产量及品质均有重要影响。多肽激素在维持形成层分生细胞分裂及调控木质部细胞分化的过程中均发挥关键作用,但它们目前的功能研究尚未在木本植物中深入展开,它们在木本和草本植物之间的功能保守性以及进化学差异也是具有创新性的科学问题。本项目拟延续课题组前期对杨树CLE信号途径的研究,整合生物信息学、分子遗传学、生物化学和转录组学等手段,对杨树基因组中6个TDIF家族成员展开功能挖掘和对比。通过人工多肽体外添加、基因异位表达、林木敲除突变体构建、转基因材料的比较转录组分析等技术手段,深入研究多肽激素信号转导途径在促进杨树形成层活动和调控木材次生生长中的功能机制,并同步解析其与生长素的协同作用,从而更加完善地构建起激素调控维管形成层活性的分子网络。此项目不但有助于进一步揭示木材形成的分子机理,同时也会为利用基因工程手段定向改良木材产量和品质奠定基础。

结项摘要

多肽激素领域是植物科学的一门新兴学科,鉴定更多的多肽信号分子、研究多肽激素的信号转导通路,是林学和植物学研究的重要基础理论问题,也是研究植物分生组织细胞状态维持和分化的核心内容。在本项目中,我们从杨树基因组中共分离出六个TDIF基因,它们均进行了启动子克隆与遗传转化,确认了它们在不同维管发育阶段的组织和细胞表达特异性,以及对生长素的基本应答规律。之后,我们利用拟南芥突变体及标记株系等遗传资源,解析了每个PtTDIFs对包括根、茎、下胚轴等多维管组织发育产生的特异性影响。通过对植物内源生长素水平进行测定,并通过组织切片等显微技术确立形成层细胞活性和木质部分化程度。类似的工作同时在杨树中展开,基本梳理出了PtTDIFs基因在杨树维管系统发育过程中的功能,也进一步明确了PtTDIFs与生长素的协同作用机制。最重要的是,通过木本植物和草本植物之间的TDIF多肽活性和转基因表型对比,我们发现了与拟南芥中TDIF编码基因CLE41和CLE44具有的同基序、同表型、同功能的特征不同,杨树TDIF亚家族中的6个成员在调控维管发育功能方面表现出了不单纯依赖于CLE基序的特点。同时,不仅生长素的合成,代谢与运输在杨树TDIF多肽激素对维管形成层活性的调控过程中发挥着重要作用,TDIF途径同样也影响着生长素介导的植物生长发育过程,二者形成了深度反馈特征的互作关系。未来沿此思路继续深入挖掘,可能会深入揭示多激素协同调控形成层分生细胞分裂及分化机制,从而建立起一个完整的、维管形成层细胞分裂与分化的信号网络。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
TDIF peptides regulate root growth by affecting auxin homeostasis and PINs expression in Arabidopsis thaliana
TDIF 肽通过影响拟南芥生长素稳态和 PIN 表达来调节根系生长
  • DOI:
    10.1007/s00425-020-03406-1
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Planta
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Shaohui Yang;Jingping Bai;Jiehua Wang
  • 通讯作者:
    Jiehua Wang
TDIF overexpression in poplars retards internodal elongation and enhances leaf venation through interacting with other phytohormones.
杨树中 TDIF 的过度表达可通过与其他植物激素相互作用来延缓节间伸长并增强叶脉。
  • DOI:
    10.1093/treephys/tpz126
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Tree Physiology
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Yue Jing;Yang Heyu;Yang Shaohui;Wang Jiehua
  • 通讯作者:
    Wang Jiehua
TDIF regulates auxin accumulation and modulates auxin sensitivity to enhance both adventitious root and lateral root formation in poplar trees
TDIF 调节生长素积累并调节生长素敏感性,以增强杨树不定根和侧根的形成
  • DOI:
    10.1093/treephys/tpaa077
  • 发表时间:
    2020-11-01
  • 期刊:
    TREE PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Yue,Jing;Yang,Heyu;Wang,Jiehua
  • 通讯作者:
    Wang,Jiehua
In vitro and in vivo activity analysis of poplar CLE dodecapeptides that are most divergent from Arabidopsis counterparts
与拟南芥对应物差异最大的杨树 CLE 十二肽的体外和体内活性分析
  • DOI:
    10.1016/j.plantsci.2021.110832
  • 发表时间:
    2021-01-29
  • 期刊:
    PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Song,Yawen;Yang,Shaohui;Wang,Jiehua
  • 通讯作者:
    Wang,Jiehua
An impedance-coupled microfluidic device for single-cell analysis of primary cell wall regeneration
用于原代细胞壁再生单细胞分析的阻抗耦合微流体装置
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2020.112374
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    BIOSENSORS & BIOELECTRONICS
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Chen, Lincai;Han, Ziyu;Duan, Xuexin
  • 通讯作者:
    Duan, Xuexin

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AI项目解读示例

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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