Uncovering the control of leaf starch degradation

揭示叶淀粉降解的控制

基本信息

  • 批准号:
    BB/L008378/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 69.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2014 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Plants feed themselves by converting carbon dioxide from the air into sugars, in the process of photosynthesis. These sugars provide the energy and building blocks for plant growth. Although photosynthesis can only happen in the light, most plants continue to grow at night. They are able to do this because some of the sugars made during the day are stored in leaves as starch. At night, the starch is broken down to release sugars that can be used for growth. We have discovered that plants control very precisely the rate at which starch is broken down to release sugars during the night, so that the supply of starch lasts precisely until the dawn when photosynthesis starts again. This control is very important, because mutant plants that run out of starch before dawn are unable to grow for the last part of the night. They are therefore less productive overall than normal plants. Remarkably, we have shown that the plant must be able to anticipate the length of the night and to do arithmetic in order to achieve this. When it gets dark, the plant measures the amount of starch it has, estimates the time until dawn, then divides the amount of starch by the length of time for which it must last in order to set the correct rate of breakdown to release sugars. We know that the length of time until dawn is measured by the plant's internal circadian clock, but we have very little knowledge of other aspects of the arithmetic division mechanism. The aim of this project is to discover more about how it works. To discover what genes and proteins are involved in the mechanism, we have produced plants that glow in the dark when they run out of starch and stop growing. This achievement means that we can now identify mutant plants that run out of starch at the wrong time; they will glow earlier or later during the night than normal plants. The mutant plants will have defects in genes needed for the arithmetic division mechanism. By identifying the defective genes we will be able to piece together how the arithmetic division mechanism works, and so understand how plants are able to grow all through the night.
植物通过光合作用将空气中的二氧化碳转化为糖来养活自己。这些糖为植物生长提供能量和基础。虽然光合作用只能在光照下发生,但大多数植物在夜间继续生长。它们之所以能够做到这一点,是因为白天产生的一些糖以淀粉的形式储存在叶子中。到了晚上,淀粉被分解,释放出可用于生长的糖。我们已经发现,植物非常精确地控制淀粉在夜间分解释放糖的速度,因此淀粉的供应精确地持续到光合作用重新开始的黎明。这种控制非常重要,因为在黎明前耗尽淀粉的突变植物在夜晚的最后一段时间无法生长。因此,它们的生产力总体上低于正常植物。值得注意的是,我们已经证明,植物必须能够预测夜晚的长度,并进行算术运算才能实现这一目标。当天黑时,植物测量它所拥有的淀粉量,估计到黎明的时间,然后将淀粉量除以它必须持续的时间长度,以设定正确的分解速率来释放糖。我们知道,到黎明的时间长度是由植物内部的生物钟测量的,但我们对算术除法机制的其他方面知之甚少。这个项目的目的是发现更多关于它是如何工作的。为了发现哪些基因和蛋白质参与了这一机制,我们培育了在淀粉耗尽并停止生长时在黑暗中发光的植物。这一成就意味着我们现在可以识别出在错误的时间耗尽淀粉的突变植物;它们在夜间会比正常植物更早或更晚发光。突变的植物将在算术分裂机制所需的基因中具有缺陷。通过识别缺陷基因,我们将能够拼凑算术分裂机制的工作原理,从而了解植物如何能够整夜生长。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Leaf Starch Turnover Occurs in Long Days and in Falling Light at the End of the Day
  • DOI:
    10.1104/pp.17.00601
  • 发表时间:
    2017-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Fernandez, Olivier;Ishihara, Hirofumi;Stitt, Mark
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chew Y
  • 通讯作者:
    Chew Y
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    1550721
  • 财政年份:
    2016
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    Continuing Grant
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  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
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    BB/M006352/1
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    $ 69.96万
  • 项目类别:
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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    RGPIN-2017-04381
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 69.96万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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  • 批准号:
    RGPIN-2017-04381
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 69.96万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 69.96万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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FORKED和FORKED-LIKE蛋白的功能分析及其在叶脉模式环境控制中的作用
  • 批准号:
    RGPIN-2017-04381
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 69.96万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
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  • 批准号:
    513449-2017
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 69.96万
  • 项目类别:
    Experience Awards (previously Industrial Undergraduate Student Research Awards)
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 69.96万
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
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知道了