Mechanisms controlling organization of the plant acentriolar microtubule array.

控制植物心粒微管阵列组织的机制。

基本信息

  • 批准号:
    1927504
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 90万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Cell function is tightly coupled to cell shape in plants where the cell wall defines cell shape and maintains the physical structure of the plant. Creating cell shape requires carefully expanding the cell walls, a process that involves the patterned deposition of cellulose fibers into the cell wall and the controlled activation of cell wall enzymes. Intracellular polymers, termed microtubules, serve as critical pattern generators for cellulose deposition during plant growth. This project examines the molecular and cell biological mechanisms driving the organization of these microtubules into specific array patterns and seeks to determine how plant hormones, such as auxin and brassinosteroids, coordinate microtubule patterning with cell expansion to affect a morphogenetic program. By understanding the mechanisms by which microtubules form patterns, researchers may one day be able to engineer plant morphogenesis and create smart cellulosic materials. This project will have broader impacts through training undergraduate researchers in the Integrated Freshman Learning Experience honors program, which is linked to Indiana University's residential STEM programs that have 50 women enrolled. Underrepresented students will be recruited through the SACNAS and ABRCMS programs to help broaden participation in this STEM field. Because microtubules direct the deposition of cellulose fibers into the cell wall that are required for creating plant cell shape, this project seeks to understand the molecular mechanisms by which microtubule patterning is controlled. Using a multi-disciplinary approach, this project will integrate genetic screens, computational modeling, live-cell imaging, and mass-spectrometry to identify and characterize genes hypothesized to control the dynamic transitions between the different microtubule array patterns, as well as to discover how microtubules are created in specific positions within the cell. Time-course imaging will be employed to examine how, and in what capacity, information from the microtubule cytoskeleton is transferred to cell wall materials for controlling expansion anisotropy. Additional work will focus on two previously identified genes that alter the dynamic properties of the microtubules, leading to defects in microtubule array patterning with subsequent cell morphology defects. In summary, the project seeks to define the central molecular mechanisms driving plant morphogenesis at the cellular level.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
细胞功能与植物中的细胞形状紧密相关,其中细胞壁限定细胞形状并维持植物的物理结构。 创建细胞形状需要仔细扩展细胞壁,这一过程涉及纤维素纤维在细胞壁中的图案化沉积和细胞壁酶的受控激活。 细胞内聚合物,称为微管,作为关键模式发生器的纤维素沉积在植物生长过程中。 该项目研究了驱动这些微管组织成特定阵列模式的分子和细胞生物学机制,并试图确定植物激素,如生长素和油菜素类固醇,如何协调微管图案与细胞扩张,以影响形态发生程序。 通过了解微管形成模式的机制,研究人员有朝一日可能能够设计植物形态发生并创造智能纤维素材料。 该项目将通过在综合新生学习体验荣誉计划中培训本科研究人员产生更广泛的影响,该计划与印第安纳州大学的住宅STEM计划有关,该计划有50名女性入学。 代表性不足的学生将通过SACNAS和ABRCMS计划招募,以帮助扩大在这个STEM领域的参与。 由于微管引导纤维素纤维沉积到细胞壁中,这是创造植物细胞形状所必需的,因此该项目旨在了解微管图案控制的分子机制。 使用多学科的方法,该项目将整合遗传筛选,计算建模,活细胞成像和质谱分析,以识别和表征假设控制不同微管阵列模式之间动态转换的基因,以及发现微管是如何在细胞内的特定位置创建的。 将采用时程成像来研究如何以及以何种能力将来自微管细胞骨架的信息转移到细胞壁材料以控制膨胀各向异性。 额外的工作将集中在两个先前确定的基因,改变微管的动态特性,导致缺陷的微管阵列图案与随后的细胞形态缺陷。 总之,该项目旨在确定在细胞水平上驱动植物形态发生的核心分子机制。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chambers for Arabidopsis Seedlings for Mitotic Studies.
用于有丝分裂研究的拟南芥幼苗室。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Shaw, Sidney L.;Siebe, Mathew;Cioffi, Timothy
  • 通讯作者:
    Cioffi, Timothy
Exogenous Auxin Induces Transverse Microtubule Arrays Through TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE1/AUXIN SIGNALING F-BOX Receptors
  • DOI:
    10.1104/pp.19.00928
  • 发表时间:
    2020-02-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    True, Jillian H.;Shaw, Sidney L.
  • 通讯作者:
    Shaw, Sidney L.
WAVE-DAMPENED2-LIKE4 modulates the hyper-elongation of light-grown hypocotyl cells
  • DOI:
    10.1093/plphys/kiad248
  • 发表时间:
    2023-04-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Schaefer, Kristina;Baza, Ariadna Cairo;Shaw, Sidney L.
  • 通讯作者:
    Shaw, Sidney L.
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  • 通讯作者:
    Thomas F. Lüscher

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    $ 90万
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