Arabidopsis 2010: Deriving the Gene Circuitry and Network Motifs of the Arabidopsis Defense Response

拟南芥 2010:推导拟南芥防御反应的基因电路和网络基序

基本信息

  • 批准号:
    0420267
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 80万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2004
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2004-09-01 至 2008-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In order to determine the gene function for a network of genes, the circuitry of plant defense against pathogen will be derived from temporal and spatial large-scale mRNA profiling of powdery mildew infection of Arabidopsis. Laser capture microdissection will be utilized to isolate RNA from distinct populations of plant cells (including infected epidermal cells and neighboring epidermal and mesophyll cells) at a sampling rate and with sufficient time points to capture the underlying biological processes. To analyze this mRNA expression data, novel statistical approaches will be developed. For example, time-alignment algorithms will be used to synchronize data among experiments and evaluate altered temporal patterns of response including time delays and period compression/expansion. Modeling the circuitry of plant defense allows for the rigorous assessment of the regulatory factors and downstream products impacting the progression of infection. Continuous representations will be used to derive the circuitry of response, allowing one to uncover network nodes and subnodes associated with distinct functional responses. Experimental testing of predicted gene function will focus on genes in subnodes of salicylic acid (SA)-impacted networks elucidated using an SA biosynthetic mutant. In addition, defining these networks and nodes allows for discovery and assessment of network motifs such as feed-forward loops used to solve a common biological "problem" in diverse circumstances and species. This spatially and temporally resolved expression data, the statistical and computational approaches and tools, and the identified defense circuitry and network motifs will all be of significant value to the Arabidopsis community. Previous datasets collected from whole leaf samples and few time points were unable to resolve much of the complexity of the defense response. Numerous predictions of gene function and regulation will emerge from these efforts. Model-driven experiments will focus on genes in SA-impacted nodes and subnodes. These genes are not known a priori, but will be determined from the modeling efforts. Likely genes include: transcription factor(s) involved in the induction of ICS1 and PR1 clusters, a putative SA glucosyltransferase, candidate genes for the second enzyme involved in the synthesis of SA from isochorismate, and a putative transcriptional repressor responsible for the SA-dependent repression of the PDF1.2 cluster. The expression data will be deposited in public databases such as the Integrated Microarray Database System being developed as part of the NSF Arabidopsis 2010 award to X. Dong and co-PIs and will be freely available for use. In addition, developed algorithms and computational tools will be available for download and will be included as tools in Bioconductor, a free microarray analysis platform. Information about this project is available at http://plantbio.berkeley.edu:16080/~wildermuth/.Broader Impacts This research will result in a more comprehensive understanding of plant-pathogen interactions by providing a formal mathematical framework for molecular genetic and biochemical data. The strategies elucidated for this plant-pathogen interaction are likely applicable to other host-pathogen interactions. In particular, identified functional control modules are likely to be shared across pathosystems. The informatic and statistical methodologies and tools developed for the analysis and modeling efforts will be made widely available to both the plant and general scientific communities. In addition, the intimate collaboration and cross-training of young mathematicians, engineers, and experimental biologists yields truly interdisciplinary scientists uniquely positioned to address biological questions using quantitative and systems-based approaches.
为了确定一个基因网络的基因功能,植物防御病原体的电路将来自时间和空间的大规模的拟南芥白粉病感染的mRNA谱。 激光捕获显微切割将用于以一定的采样率和足够的时间点从不同的植物细胞群体(包括受感染的表皮细胞和邻近的表皮和叶肉细胞)中分离RNA,以捕获潜在的生物过程。为了分析这种mRNA表达数据,将开发新的统计方法。 例如,时间对齐算法将用于同步实验之间的数据,并评估改变的响应时间模式,包括时间延迟和周期压缩/扩展。 对植物防御系统进行建模,可以对影响感染进展的调节因子和下游产物进行严格评估。 连续表示将被用来推导响应的电路,允许一个发现网络节点和子节点与不同的功能响应。 预测基因功能的实验测试将集中在水杨酸(SA)影响的网络阐明使用SA生物合成突变体的子节点中的基因。 此外,定义这些网络和节点允许发现和评估网络基序,例如用于解决不同环境和物种中常见生物“问题”的前馈回路。这种空间和时间分辨的表达数据,统计和计算方法和工具,以及确定的防御电路和网络基序都将对拟南芥群落具有重要价值。 以前从整个叶片样本和几个时间点收集的数据集无法解决防御反应的大部分复杂性。 从这些努力中将出现许多关于基因功能和调控的预测。 模型驱动的实验将集中在SA影响的节点和子节点中的基因。 这些基因不是先验已知的,但将从建模工作中确定。 可能的基因包括:参与诱导ICS 1和PR 1簇的转录因子,一种推定的SA葡糖基转移酶,参与从异分支酸合成SA的第二种酶的候选基因,以及一种推定的负责PDF1.2簇的SA依赖性阻遏的转录阻遏物。 表达数据将被保存在公共数据库中,如作为NSF拟南芥2010年奖给X。Dong和co-PI将免费提供使用。 此外,开发的算法和计算工具将可供下载,并将作为工具包括在Bioconductor,一个免费的微阵列分析平台。 有关该项目的信息可在http://plantbio.berkeley.edu:16080/~wildermuth/.Broader上查阅。影响该研究将通过为分子遗传和生物化学数据提供正式的数学框架,更全面地了解植物-病原体相互作用。 阐明这种植物-病原体相互作用的策略可能适用于其他宿主-病原体相互作用。 特别是,确定的功能控制模块很可能是共享的病理系统。 为分析和建模工作开发的信息和统计方法和工具将广泛提供给工厂和一般科学界。 此外,年轻数学家,工程师和实验生物学家的密切合作和交叉培训产生了真正的跨学科科学家,他们具有独特的地位,能够使用定量和基于系统的方法来解决生物学问题。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Mary Wildermuth其他文献

Genome-wide analysis of bacterial metabolic pathways
  • DOI:
    10.1186/gb-2000-1-1-reports016
  • 发表时间:
    2000-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.400
  • 作者:
    Mary Wildermuth
  • 通讯作者:
    Mary Wildermuth

Mary Wildermuth的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Mary Wildermuth', 18)}}的其他基金

PFI-RP: Development of a powdery mildew control product for grapes
PFI-RP:开发葡萄白粉病防治产品
  • 批准号:
    2122944
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Standard Grant
PFI-TT: Limiting agricultural loss due to powdery mildew disease
PFI-TT:限制白粉病造成的农业损失
  • 批准号:
    1919244
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Prediction and Discovery of Host Metabolites and Metabolic Pathways Required for Proliferation of an Obligate Fungal Biotroph
专性真菌生物营养体增殖所需的宿主代谢物和代谢途径的预测和发现
  • 批准号:
    1617020
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
EAGER: Salicylic Acid Biosynthesis and Metabolism in Plant Defense
EAGER:水杨酸生物合成和植物防御代谢
  • 批准号:
    1449110
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Infection Site-specific Analyses Elucidate Arabidopsis Host Processes and Components Mediating the Sustained Growth and Reproduction of a Compatible Obligate Biotroph
感染位点特异性分析阐明介导相容专性生物营养体持续生长和繁殖的拟南芥宿主过程和组件
  • 批准号:
    0958100
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

云南地域建筑观念史比较研究1950-2010
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    39 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
2010年青海玉树地震(Ms=7.1)产生超剪切破裂的动力学机制研究
  • 批准号:
    41874060
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
观念、文本、阐释:当代西南现代建筑“地方性”思想话语演变研究(1950s-2010s)
  • 批准号:
    51868027
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
铜绿假单胞菌PA2010调控PQS群体感应系统的机制及其功能研究
  • 批准号:
    31700064
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
超新星 SN2010jl 对尘埃形成的启示
  • 批准号:
    11763007
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    42.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
VLBI2010技术的时间比对应用研究
  • 批准号:
    11603001
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
独创的MyD88抑制剂靶向防治GVHD的新策略及机理
  • 批准号:
    81471588
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    71.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
2010年玉树Ms7.1级地震为玉树断裂带上一次非特征滑动事件的确定
  • 批准号:
    41472200
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    92.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于TEOS-10构建中国海海水绝对盐度计算模型的研究
  • 批准号:
    41406024
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
VLBI2010技术在解算EOP参数和COMPASS卫星精密定轨中的应用研究
  • 批准号:
    41374042
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

2010年代以降における永久凍土の経年的な融解トレンドの解明
阐明2010年代以来多年冻土的长期融化趋势
  • 批准号:
    24K17135
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
美の政治学(ビューティ・ポリティクス)―2010年代以降の理論と表象
美貌政治:2010年代以来的理论与表征
  • 批准号:
    24K03730
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
ネパールの貧困に何が起きたのか。2010年以降のネパールにおける貧困の推移と分析
尼泊尔的贫困到底怎么了?
  • 批准号:
    24K04901
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Germany Confronting Colonialism: Literary Representations of the Colonial Past in Contemporary Multicultural Germany (2010 to 2022)
德国直面殖民主义:当代多元文化德国殖民历史的文学再现(2010年至2022年)
  • 批准号:
    2894086
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Studentship
Understanding successes and failures of trade union-led resistance in British public services under neoliberalism since 2010- comparing the RMT and th
了解2010年以来新自由主义下工会领导的英国公共服务抵抗的成功与失败——比较RMT和
  • 批准号:
    2884603
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Studentship
Contested Feminisms in Soviet, Post-Soviet and Contemporary Russian Translations of Emily Dickinson and Sylvia Plath, 1976-2010
艾米丽·狄金森和西尔维娅·普拉斯的苏联、后苏联和当代俄语译本中备受争议的女权主义,1976-2010
  • 批准号:
    2884769
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Studentship
The British Labour Movement and the Campaign for Democratic and Human Rights in Iraq, 1984-2010
英国劳工运动和伊拉克民主人权运动,1984-2010
  • 批准号:
    2895439
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Studentship
Triggered slip events following the 2010 and 2021 Haiti earthquakes and their implications to seismic hazard in Hispaniola
2010 年和 2021 年海地地震引发的滑动事件及其对伊斯帕尼奥拉岛地震灾害的影响
  • 批准号:
    2321754
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Questions of National Identity in Palestinian Hip-Hop 2010 to 2021
2010 年至 2021 年巴勒斯坦嘻哈音乐中的民族认同问题
  • 批准号:
    2879630
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Studentship
In their own words: Experiences of Cerebral Palsy and Multiple Sclerosis in Britain between 1980 and 2010.
用他们自己的话说:1980 年至 2010 年间英国脑瘫和多发性硬化症的经历。
  • 批准号:
    2767268
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 80万
  • 项目类别:
    Studentship
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了