自噬体在花粉萌发和生长中的生物发生与功能

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770196
  • 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:
    C0207.植物生殖与发育
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Autophagic process is an evolutionarily conserved intracellular degradation process, in which cytoplasmic components are degraded in the vacuole to provide raw materials and energy and also to eliminate damaged or toxic components for the maintenance of essential cellular functions. Autophagy is involved in the adaptation of organisms to their environment and to stressful conditions, thereby contributing to cell and organism survival and longevity. In plant cells, autophagy plays roles in recycling of proteins and metabolites including lipids, and is involved in many physiological processes such as abiotic and biotic stress responses. However, the molecular working mechanisms of autophagy in plant fertilization and reproduction had remained largely unknown. In this study, we will use SH3P2 as a maker to study the biogenesis and formation of autophagosome during pollen germination and characterize its roles in regulating pollen tube growth during plant fertilization process. Our preliminary results show the autophagosome is functional involved in pollen germination, pollen tube growth and plant fertilization. Further studies will focus on reveling the biogenesis, formation and functions of autophagosome in pollen germination and plant fertilization. By using inducible transient protein expression and subcellular localization studies, we will reveal the protein dynamics and autophagosome biogenesis during pollen germination. In addition, a combination of genetics, biochemistry and molecular biology, plant fertilization assay and ultrastructure analysis will be used to study the functions of autophagy in regulating pollen tube growth and plant fertilization.
自噬过程是广泛存在于细胞内的物质降解途经,它通过液泡降解细胞中的物质来为细胞的生命活动提供基本物质和能量,同时也降解细胞内有毒或受损的物质来保障细胞的正常生理功能。自噬作为生物物种应对胁迫环境的重要适应机制发挥关键的作用。在植物细胞中,自噬在细胞的生物和非生物胁迫应答过程中发挥着广泛的功能。但是,自噬在植物受精和生殖过程中的作用机制尚未被研究清楚。本项目将以自噬体形成过程中的关键调控蛋白SH3P2作为报告蛋白,来研究自噬体在花粉萌发和生长过程中的生物发生过程和对植物雄配子体受精过程的功能。我们初期的研究结果表明,自噬体存在于花粉的萌发和生长过程并发挥重要调控功能。未来拟通过诱导型蛋白质瞬时表达,蛋白质追踪与动力学分析和亚细胞超微结构解析等,来揭示自噬体在花粉中的生物发生和形成过程。并综合运用遗传学,生物化学与分子生物学以及受精与育性分析等,阐明自噬体在花粉管生长和植物育性中的分子作用机理。

结项摘要

自噬是真核细胞中重要的物质降解与循环再利用途径,它在植物的有性生殖过程中(如雄配子体发育和自交不亲和)也发挥着关键的生物学功能。在被子植物有性生殖过程中,快速生长的花粉管是介导精细胞与卵细胞结合受精的重要桥梁,它可将无运动能力的精细胞由柱头极性运送至含有卵细胞的子房来实现受精。因此,花粉管需要极高的细胞代谢水平以支撑和满足它的快速生长。但是,自噬是否参与调控花粉管的快速生长以及它在其中发挥了怎样的生物学功能都尚未被研究和揭示。在本项目中,我们首先发现自噬水平在花粉萌发和花粉管生长过程中显著升高,一些自噬相关的关键ATG基的表达量也显著上调。其次,我们以一个非ATG蛋白的重要自噬调控蛋白质SH3P2为自噬的报告蛋白,发现它与自噬过程的关键ATG调控蛋白在花粉管中均共定位于自噬体。在拟南芥中通过RNA干涉降低SH3P2的蛋白质含量,发现花粉的体外和体内萌发和生长均受到强烈的抑制,植物育性也大幅降低。再次,对自噬体在花粉管中的细胞器胞动力学研究发现,通过抑制PI3K而抑制自噬能诱导自噬体与液泡前体(PVC)发生关联与和结合。最后,对自噬在花粉管中的功能研究发现,自噬参与了受损线粒体的特异性识别与降解回收,即线粒体自噬的生物发生。此外,超微亚细胞结构分析发现,线粒体自噬体和经典自噬体结构在花粉管细胞共存。综上所述,本项目研究揭示了自噬参与调控拟南芥花粉生长与受精过程,阐明了线粒体自噬和经典自噬调控花粉管生长的分子作用基础和生物学功能。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Boosting autophagy in sexual reproduction: a plant perspective
促进有性生殖中的自噬:植物视角
  • DOI:
    10.1111/nph.16414
  • 发表时间:
    2020-02-10
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Li, Shanshan;Yan, He;Wang, Hao
  • 通讯作者:
    Wang, Hao
Exocytosis and Endocytosis: Yin-Yang Crosstalk for Sculpting a Dynamic Growing Pollen Tube Tip.
胞吐作用和内吞作用:阴阳串扰塑造动态生长的花粉管尖端
  • DOI:
    10.3389/fpls.2020.572848
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Zhao L;Rehmani MS;Wang H
  • 通讯作者:
    Wang H
Time Bomb for Pollen Tubes: Peptide RALF-Mediated Signaling
花粉管的定时炸弹:肽 RALF 介导的信号传导
  • DOI:
    10.1016/j.molp.2018.02.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Molecular Plant
  • 影响因子:
    27.5
  • 作者:
    Peng Xiaomin;Li Shanshan;Wang Hao
  • 通讯作者:
    Wang Hao

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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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