被子植物胚柄细胞程序性死亡的分子机理

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31270362
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    75.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0207.植物生殖与发育
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31
  • 项目参与者:
    赵鹏; 周雪妹; 王伟; 李鑫波; 严海龙;
  • 关键词:

项目摘要

The suspensor is a terminally differentiated and transcient structure that connects the embryo to surrounding tissues, and severs as a conduit for nutrients and growth regulators for embryo proper development, and disappeared as seeds matured. The process of suspensor disappearance in angiosperms has been believed to go through programmed cell death program, and markers of eukaryotic programmed cell death, such as DNA fragmentation, nuclear degradation, and caspase-like activities, have been observed in some plants. However, the key components regulating suspensor degeneration, the process and mechanisms responsible for converting the suspensor from a differentiation program to a cell death program are poorly understood in angiosperms. In provious experiment we isolated apical and basal cells of tobacco by using laser-controlled micro-dissection, and constructed cell type-specific cDNA libraries. We characterize a gene from basal cell cDNA library designed as NtPCD1 that accumulates specifically within the suspensor from two-celled proembryo to eight-celled embryo stage. The NtPCD1 paly a important role in regulating programmed suspensor cell death of suspensor. Down-regulation expression of NtPCD1 paly a important role in regulating programmed suspensor cell death of suspensor. Down-regulation expression of NtPCD1 result in suspensor death in advance. We would investigate the molecular mechanism of programmed suspensor cell death by studing the function of NtPCD1.
胚柄是被子植物胚胎发生过程中出现的一个短命结构,有支撑、固定胚胎在胚囊中的位置﹑向胚体运输营养物质和激素等作用,对早期胚胎发生中细胞命运决定,胚胎顶基轴向确定至关重要。胚柄细胞发育最显著的特点是其适时地解体死亡。前人研究结果表明胚柄细胞细胞的降解可能是一个程序性死亡的过程。在胚柄细胞降解的过程出现染色体浓缩﹑DNA核小体的断裂﹑细胞核固缩及核仁变小等类似于动物细胞凋亡的特征。然而,到目前为止,胚柄细胞程序性死亡的分子证据依旧缺失,对其促发因子和调控的分子机制更不清楚。本研究工作基于本实验室烟草顶﹑基细胞文库构建和测序﹑RT-PCR筛选特异表达基因等前期基础,克隆了胚柄细胞特异表达的NtPCD1基因,该基因对胚柄细胞程序性死亡促发时间的调控起着关键的作用。NtPCD1表达水平的降低导致胚柄细胞提前降解。我们将以此为切入点,系统研究胚柄细胞程序性死亡的分子机理。

结项摘要

本课题的研究目标是:通过对NtPCD1的功能分析,明晰胚柄细胞程序性死亡的分子机制。在受基金委资助的四年中,我们认真地按照原计划内容进行研究,并达到了预期目的。我们通过对胚柄、胚体差异表达基因的分析发现了一个仅在胚柄泡状细胞特异表达的基因NtPCD1,该基因的下调导致胚柄提前发生程序性死亡,而其过表达会延迟胚柄的程序性死亡。这表明NtPCD1是胚柄程序性死亡的关键控制基因。生物信息学分析表明NtPCD1编码半胱氨酸蛋白酶抑制剂,其下游的底物可能为半胱氨酸蛋白酶。我们系统研究了NtPCD1基因的生化特性与生物学功能。通过体外生化试验,体内验证等手段发现了与NtPCD1互作的半胱氨酸蛋白酶NtCP14。与NtPCD1的功能相反,NtCP14基因的下调延迟胚柄的程序性死亡,而其过表达会导致胚柄提前发生程序性死亡。这些结果表明NTPCD1-NtCP14两个基因的拮抗行使分子开关作用,决定胚柄细胞的发育与死亡。在该项目资助下,我们在Plos Biology,DNA Research等SCI刊物上发表论文五篇。

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(0)
Ribosomal protein L18aB is required for both male gametophyte function and embryo development in Arabidopsis.
核糖体蛋白 L18aB 是拟南芥雄性配子体功能和胚胎发育所必需的
  • DOI:
    10.1038/srep31195
  • 发表时间:
    2016-08-09
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Yan H;Chen D;Wang Y;Sun Y;Zhao J;Sun M;Peng X
  • 通讯作者:
    Peng X
Growing Slowly 1 locus encodes a PLS-type PPR protein required for RNA editing and plant development in Arabidopsis.
Growing Slowly 1 位点编码拟南芥 RNA 编辑和植物发育所需的 PLS 型 PPR 蛋白
  • DOI:
    10.1093/jxb/erw331
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Journal of experimental botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Xie T;Chen D;Wu J;Huang X;Wang Y;Tang K;Li J;Sun M;Peng X
  • 通讯作者:
    Peng X
A bipartite molecular module controls cell death activation in the Basal cell lineage of plant embryos.
二分分子模块控制植物胚胎基底细胞谱系的细胞死亡激活
  • DOI:
    10.1371/journal.pbio.1001655
  • 发表时间:
    2013-09
  • 期刊:
    PLoS biology
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhao P;Zhou XM;Zhang LY;Wang W;Ma LG;Yang LB;Peng XB;Bozhkov PV;Sun MX
  • 通讯作者:
    Sun MX
Comprehensive analysis of cystatin family genes suggests their putative functions in sexual reproduction, embryogenesis, and seed formation.
对半胱氨酸蛋白酶抑制剂家族基因的综合分析表明它们在有性生殖、胚胎发生和种子形成中的假定功能
  • DOI:
    10.1093/jxb/eru274
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Journal of experimental botany
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Zhao P;Zhou XM;Zou J;Wang W;Wang L;Peng XB;Sun MX
  • 通讯作者:
    Sun MX
A comprehensive, genome-wide analysis of autophagy-related genes identified in tobacco suggests a central role of autophagy in plant response to various environmental cues.
对烟草中发现的自噬相关基因进行的全面、全基因组分析表明,自噬在植物对各种环境因素的反应中发挥着核心作用
  • DOI:
    10.1093/dnares/dsv012
  • 发表时间:
    2015-08
  • 期刊:
    DNA research : an international journal for rapid publication of reports on genes and genomes
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhou XM;Zhao P;Wang W;Zou J;Cheng TH;Peng XB;Sun MX
  • 通讯作者:
    Sun MX

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其他文献

以单细胞免疫荧光技术观察烟草细
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    2005,实验生物学报,38(4):347-351
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟丽;彭雄波;孙蒙祥*
  • 通讯作者:
    孙蒙祥*
DEAD-box基因家族在拟南芥生长发育中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    植物科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈丹;彭雄波
  • 通讯作者:
    彭雄波

其他文献

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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

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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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