Signaling function of phloem lipids and lipid-binding proteins in development and response to stress
韧皮部脂质和脂质结合蛋白在发育和应激反应中的信号传导功能
基本信息
- 批准号:1144391
- 负责人:
- 金额:$ 20万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-06-01 至 2016-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Changes in the global climate exert significant abiotic stresses (salinity, drought) and constitute major challenges for crop production. Unlike animals, plants cannot move to escape adverse conditions. Hence, they evolved mechanisms to detect changes in their environment, communicate these to different organs, and adjust development accordingly. One of these adaptations is the phloem, a long-distance trafficking pathway, which is essential for the communication of environmental cues. Determining the nature of signals and the mechanisms by which they are communicated through the phloem will lead to a more complete understanding of how the plant adjusts development in response to stress. Lipids are known to act as signals at the cellular level. However, their role in long distance signaling has received little attention. It is a new area of research which is expected to contribute new concepts to plant development. To act as long-distance signals, lipids have to be released into the phloem, moved bound to a protein "chaperone", and be detected by a receptor. An earlier study of Arabidopsis phloem exudates revealed lipid-binding proteins with potential roles in performing those functions. Lipases could function in the release of lipids; phloem lipid-associated family protein (PLAFP), a predicted stress-induced lipid-binding protein, could facilitate lipid transport throughout the phloem; PIG-P proteins (subunit P of a phosphatidylinositol N-acetylglucosaminyltransferase) could function as part of a lipid receptor. This project aims to use biochemistry, molecular biology, microscopy, and mass spectrometry to characterize the expression of these proteins in response to abiotic stresses (drought, salt, osmotic), investigate the lipid-binding characteristics, and study the impact changes in lipid-binding and protein expression have on this stress response and the phospholipid profile. The experiments, which will be conducted with a graduate student, undergraduate student, and a high school student, will provide an insight into the mechanism of stress-induced lipid signaling and its effect on the plant's response to our changing environment.
全球气候的变化造成了重大的非生物压力(盐碱、干旱),并对作物生产构成了重大挑战。与动物不同,植物不能移动以躲避不利的条件。因此,它们进化出检测环境变化的机制,将这些变化传递给不同的器官,并相应地调整发育。其中之一是韧皮部,这是一种长距离的运输途径,对于环境线索的交流至关重要。确定信号的性质和通过韧皮部传递信号的机制将使我们更全面地了解植物如何调整发育以应对逆境。众所周知,脂质在细胞水平上起信号的作用。然而,它们在长途信号中的作用却鲜有人关注。这是一个新的研究领域,有望为植物发展提供新的概念。为了起到长距离信号的作用,脂类必须释放到韧皮部,并结合到蛋白质“伴侣”上,然后被受体检测到。早些时候对拟南芥韧皮部分泌物的研究揭示了脂结合蛋白在执行这些功能中的潜在作用。脂肪酶可以在脂类的释放中发挥作用;韧皮部脂类相关家族蛋白(PLAFP)是一种被预测的应激诱导的脂类结合蛋白,可以促进脂类在韧皮部中的运输;PIG-P蛋白(磷脂酰肌醇N-乙酰氨基葡萄糖转移酶的P亚基)可以作为脂类受体的一部分。本项目旨在利用生物化学、分子生物学、显微镜和质谱学的方法来表征这些蛋白质在非生物胁迫(干旱、盐、渗透胁迫)下的表达,研究它们的脂结合特性,并研究脂结合和蛋白质表达的变化对这种应激反应和磷脂组成的影响。这些实验将在一名研究生、本科生和一名高中生之间进行,将提供对压力诱导的脂质信号的机制及其对植物对不断变化的环境的反应的影响的见解。
项目成果
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