拟南芥CESA的磷酸化修饰调控细胞伸长生长的分子机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770207
  • 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

Plant cell expansion and morphogenesis plays an important role in controlling plant size and shape. Understanding structure-function relationships of plant cell walls is essential for the study of plant cell expansion and morphogenesis. Our previous studies demonstrated that phosphorylation of some residues of cellulose synthase CESA1 and CESA3 play important roles in the control of cellulose biosynthesis and cell elongation, but the underlying mechanisms are still unclear. CESA1 and CESA3 have been identified to have dozens of phosphorylation sites. This study will start with an analysis of evolution of CESAs and their phosphorylation sites across species, along with quantitative phosphoproteome data mining and analysis, to identify the functional significance of various CESA phosphorylation sites and select the sites for further study. Phosphomimetic and non-phosphorylatable mutations of selected CESA phosphorylation sites will be constructed and examined for their effects on cellulose synthesis and cell elongation. Live cell imaging will be used to analyze bidirectional mobility of CESA movement along microtubules. Structural differences of mutant cell walls will be examined with previously established procedures using atomic forced and super-resolution microscopes. Profiling differences among CESA mutants in their functions and cell wall structures will help clarify the structure and function relationships of plant cell walls of the mutants as well as the underlying mechanisms of CESA phosphorylation to regulate plant cell expansion and morphogenesis. This study will make a significant contribution to our understanding of plant cell expansion and morphogenesis.
植物细胞生长过程对于其形态建成及发挥特定功能至关重要。阐明细胞壁结构与功能的关系是了解植物细胞生长和形态建成的关键。申请人在前期研究中发现,纤维素合成酶CESA1和CESA3部分位点的磷酸化修饰,在调控纤维素合成和细胞伸长生长方面有重要作用,然而相关机制尚未明确。拟南芥CESA1和CESA3有数十个磷酸化位点,本课题拟从CESA磷酸化位点的物种间进化关系及其蛋白组数据挖掘入手,揭示不同位点的功能意义,选定重点研究位点。针对所选位点,构建模拟磷酸化和去磷酸化突变体,通过表型分析,明确相关位点的功能。利用活细胞成像,测定微管引导的CESA复合体双向合成移动。结合突变体细胞壁的原子力和超分辨显微成像分析,明确不同位点的磷酸化对纤维素合成和细胞壁结构的影响,揭示细胞壁结构与功能的内在联系,阐明CESA的磷酸化修饰调控细胞伸长生长的分子机制。本研究对于探索植物细胞生长和形态建成具有重要意义。

结项摘要

植物细胞生长过程对于其形态建成及发挥特定功能至关重要。阐明细胞壁结构与功能的关系是了解植物细胞生长和形态建成的关键。纤维素合成酶CESA1和CESA3部分位点的磷酸化修饰,在调控纤维素合成和细胞伸长生长方面有重要作用,然而相关机制尚未明确。拟南芥CESA1和CESA3有数十个磷酸化位点,本研究从CESA磷酸化位点的物种间进化关系及其蛋白组数据挖掘入手,揭示了不同位点的功能意义,选定了重点研究位点。针对所选位点,构建了模拟磷酸化和去磷酸化突变体,通过表型分析,明确了相关位点的功能。定量蛋白组学分析表明,油菜素内酯(BRs)BR和脱落酸(ABA)等植物激素显著影响CESA1和CESA3的磷酸化修饰水平。相关位点的模拟磷酸化和去磷酸化突变体分析结果表明,CESA不同位点的磷酸化修饰正向或反向调控细胞伸长生长,并参与调控种子的发育,包括种子的大小和萌发,揭示了种子发育调控新机制。细胞壁分析结果表明,CESA的磷酸化修饰不仅调节纤维素合成,同时影响果胶的甲酯化修饰,揭示了揭示了细胞壁延展性调控新机制。前期研究表明,油菜素内酯信号通路的GSK3家族蛋白激酶参与催化CESA蛋白磷酸化。本研究进一步发现,油菜素内酯及其下游GSK3家族蛋白激酶介导糖信号调节黄化苗下胚轴的形态建成,结合相关CESA磷酸化位点的发掘,本研究为进一步揭示糖信号和油菜素内酯信号调控纤维素合成和植物细胞形态建成的分子机制奠定了重要基础。

项目成果

期刊论文数量(8)
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 Proteome Profiling Reveals Cellobiose-Dependent Protein Processing and Export Pathways for the Lignocellulolytic Response in Neurospora crassa
定量蛋白质组分析揭示粗糙脉孢菌木质纤维素分解反应的纤维二糖依赖性蛋白质加工和输出途径
  • DOI:
    10.1128/aem.00653-20
  • 发表时间:
    2020-08-01
  • 期刊:
    APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Liu, Dan;Liu, Yisong;Chen, Shaolin
  • 通讯作者:
    Chen, Shaolin
Exogenous Application of Low-Concentration Sugar Enhances Brassinosteroid Signaling for Skotomorphogenesis by Promoting BIN2 Degradation.
外源应用低浓度糖通过促进 BIN2 降解增强油菜素类固醇信号暗形态发生
  • DOI:
    10.3390/ijms222413588
  • 发表时间:
    2021-12-18
  • 期刊:
    International journal of molecular sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Sheng H;Zhang S;Wei Y;Chen S
  • 通讯作者:
    Chen S
Comparative Analysis of Herbaceous and Woody Cell Wall Digestibility by Pathogenic Fungi.
病原真菌消化草本和木本细胞壁的比较分析
  • DOI:
    10.3390/molecules26237220
  • 发表时间:
    2021-11-28
  • 期刊:
    Molecules (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dou Y;Yang Y;Mund NK;Wei Y;Liu Y;Wei L;Wang Y;Du P;Zhou Y;Liesche J;Huang L;Fang H;Zhao C;Li J;Wei Y;Chen S
  • 通讯作者:
    Chen S
Mutation of CESA1 phosphorylation site influences pectin synthesis and methylesterification with a role in seed development
CESA1 磷酸化位点的突变影响果胶合成和甲酯化,从而在种子发育中发挥作用
  • DOI:
    10.1016/j.jplph.2022.153631
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Plant Physiology
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Shuangxi Zhang;Huachun Sheng;Yue Ma;Yanping Wei;Dan Liu;Yanhua Dou;Huiying Cui;Boyou Liang;Johannes Liesche;Jisheng Li;Shaolin Chen
  • 通讯作者:
    Shaolin Chen
Screening and Characterization of Two Extracellular Polysaccharide-Producing Bacteria from the Biocrust of the Mu Us Desert.
毛乌素沙漠生物结皮中两种产胞外多糖细菌的筛选与鉴定
  • DOI:
    10.3390/molecules26185521
  • 发表时间:
    2021-09-11
  • 期刊:
    Molecules (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xue Z;Zhao S;Bold N;Zhang J;Hu Z;Hu X;Gao Y;Chen S;Wei Y
  • 通讯作者:
    Wei Y

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其他文献

线性测度与K-拟共形调和映射
  • DOI:
    10.1360/scm-2016-0232
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科学:数学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少林;刘刚;Saminathan Ponnusamy
  • 通讯作者:
    Saminathan Ponnusamy
Schwarz-Pick type estimates of pluriharmonic mappings in the unit polydisk
单位多圆盘中多调和映射的 Schwarz-Pick 型估计
  • DOI:
    10.1215/ijm/1446819298
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Illinois J. Math.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少林;Antti Rasila
  • 通讯作者:
    Antti Rasila
On characterizations of Bloch-type, Hardy-type and Lipschitz-type spaces
关于布洛赫型、哈代型和利普希茨型空间的表征
  • DOI:
    10.1007/s00209-014-1361-z
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Math. Z.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少林;Saminathan Ponnusamy;Antti Rasila
  • 通讯作者:
    Antti Rasila
关于传递矩阵法分析饱和成层介质响应问题的讨论
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵宇昕;陈少林
  • 通讯作者:
    陈少林
三维土-结构动力相互作用的一种时域直接分析方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地震工程与工程振动
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈少林;唐敢;刘启方;丁海平;CHEN Shaolin 1 ,TANG Gan1,LIU Qifang2,DING Haiping;2.Institute of Engineering Mechanics,China Earthqu;3.Suzhou University of Science;Technology,Suzh
  • 通讯作者:
    Technology,Suzh

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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