蛋白激酶调控拟南芥响应低温胁迫的分子机理

批准号:
31330006
项目类别:
重点项目
资助金额:
320.0 万元
负责人:
杨淑华
依托单位:
学科分类:
C0205.植物与环境互作
结题年份:
2018
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
张晓燕、施怡婷、丁杨林、包菲、刘静妍、李辉、侯凌燕、贾玉鑫
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中文摘要
低温逆境是限制植物生长、作物产量和植被分布的重要环境因子。因此,研究植物如何响应低温具有重要的理论和实际意义。目前围绕 DREB1/CBF 转录因子开展的低温信号的研究有一定的进展,但是植物如何感受温度信号和 CBF 转录因子上游有哪些蛋白激酶参与调控并不清楚。我们前期筛选获得一个参与调控低温胁迫并依赖于 CBF 信号途径的蛋白激酶 PRK10。在本研究中,我们将采用遗传学、生物化学、分子生物学等手段,分析 PRK10 在植物应答低温信号中的作用,深入探讨 PRK10 调控其互作蛋白 ICE1 和 HOS1 的分子机制和它们相互作用的生物学意义;分离鉴定与 PRK10 相互作用的参与低温信号的其它重要蛋白,并解析这些新组分在低温信号途径中的作用机理。这些研究将有助于全面阐明植物应答低温信号的分子机制,为通过基因工程和分子设计育种方法提高植物的抗冷性提供理论依据和基因资源。
英文摘要
Low temperature is a major environmental factor that limits plant growth, productivity and geographical distribution. Some progress has been made on cold signaling about the C-repeat Binding Factor/DRE Binding Factor 1 (CBF/DREB1) transcriptional regulatory cascade; however, how plants percept low temperature and which protein kinases act upstream of CBF genes to modulate cold signaling remain largely unknown. We previously identified a protein kinase, named PRK10, which mediated plant response to cold stress dependently on CBF pathway. In this study, the exact role that PRK10 plays in regulating cold stress will be investigated using genetic, biochemical, and molecular approaches. Furthermore, the biological significance of the interaction of PRK10 with HOS1 and ICE1 will be dissected. In addition, we will identify other novel interacting proteins of PRK10, and explore the molecular mechanism by which these components function in cold stress. This study will provide a better mechanistic understanding of plant responses to environmental stress, and gene resource for molecular plant breeding and crop improvement.
低温是限制植物生长发育和作物产量的重要环境因子,研究植物如何响应低温胁迫的分子机制,对改良作物抵抗低温,提高作物产量有重要意义。关于植物低温信号转导途径研究主要是围绕ICE1-CBF/DREB1信号途径开展,并取得一定的进展,但是该信号通路中是否有蛋白激酶参与尚不清楚。在本项目的资助下,我们在蛋白激酶调控植物低温应答中的分子机制方面取得突破性进展:(1)发现了首个作用于CBF信号通路的蛋白激酶OST1。OST1被低温激活后,磷酸化关键的低温正调节因子ICE1或新生多肽链复合体组分BTF3,抑制ICE1或CBF蛋白的泛素化降解,正调控植物的抗冻性。OST1激酶的发现为植物低温信号通路填补了一个重要空白。(2)阐释蛋白激酶OST1被低温激活的分子机制。(3)揭示了细胞膜上的类受体激酶CRPK1以及MPK3/6两类激酶负调控低温信号的分子机制。以上结果分别以SCI论文形式发表在国际重要学术期刊,包括Mol Cell、Mol Plant、PLoS Genet、Plant Cell Physiol 各1篇、EMBO J 和Dev Cell 各2篇、New Phytol 3篇。.蛋白激酶系列论文发表后,在相关领域产生了重要的国际学术影响。论文已被Plant Cell、PNAS、EMBO J、Nat Commun等国际主流学术刊物引用340余次。其中四篇论文(Li et al., 2017; Ding et al., 2015; Jia et al., 2013; Shi et al., 2015)多次在ESI显示为高被引论文。CRPK1的工作被Mol Cell杂志在同期发表Preview专文进行点评,并被F1000推荐。OST1-ICE1的研究工作被Dev Cell、Sci China Life Sci和《植物学报》发表专评,对该文予以高度评价。MPK-ICE1的研究工作被Dev Cell、Trends Plant Sci发表专评。上述多篇专评认为,蛋白激酶调控低温应答的系列研究成果是近二十年来植物低温研究领域的重要突破。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1371/journal.pgen.1005584
发表时间:2015-10
期刊:PLoS genetics
影响因子:4.5
作者:Liu J;Yang H;Bao F;Ao K;Zhang X;Zhang Y;Yang S
通讯作者:Yang S
MPK3-and MPK6-Mediated ICE1 Phosphorylation Negatively Regulates ICE1 Stability and Freezing Tolerance in Arabidopsis
MPK3 和 MPK6 介导的 ICE1 磷酸化负向调节拟南芥中 ICE1 的稳定性和冷冻耐受性
DOI:10.1016/j.devcel.2017.09.025
发表时间:2017-12-04
期刊:DEVELOPMENTAL CELL
影响因子:11.8
作者:Li, Hui;Ding, Yanglin;Yang, Shuhua
通讯作者:Yang, Shuhua
Temperature-dependentautoimmunity mediated by chs1 requires its neighboring TNL gene SOC3
chs1介导的温度依赖性自身免疫需要其邻近的TNL基因SOC3
DOI:10.1111/nph.14216
发表时间:2017
期刊:New Phytologist
影响因子:9.4
作者:Yao Zhang;Yuancong Wang;Jingyan Liu;Yanglin Ding;Shanshan Wang;Xiaoyan Zhang;Yule Liu;Shuhua Yang
通讯作者:Shuhua Yang
DOI:DOI 10.15252/embj.201899819
发表时间:2018
期刊:EMBO Journal
影响因子:--
作者:Yanglin Ding;Jian Lv;Yiting Shi;Junping Gao;Jian Hua;Chunpeng Song;Zhizhong Gong;Shuhua Yang
通讯作者:Shuhua Yang
Plasma membrane CRPK1-mediated phosphorylation of 14-3-3 proteins induces their nuclear translocation to fine-tune CBF signaling during cold response
质膜 CRPK1 介导的 14-3-3 蛋白磷酸化诱导其核转位,从而在冷反应期间微调 CBF 信号
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Molecular Cell
影响因子:16
作者:Ziyan Liu;Yuxin Jia;Yanglin Ding;Yiting Shi;Zhen Li;Yan Guo;Zhizhong Gong;Shuhua Yang
通讯作者:Shuhua Yang
转录因子CBFs在转录后水平调控植物响应低温胁迫的分子机制
- 批准号:32230005
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:260万元
- 批准年份:2022
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
Ca2+信号参与植物低温胁迫应答的分子调控机制研究
- 批准号:31920103002
- 项目类别:国际(地区)合作与交流项目
- 资助金额:280万元
- 批准年份:2019
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
蛋白磷酸酶CRPPs调控植物感受和应答低温信号的分子机制
- 批准号:31730011
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:333.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
脱落酸和细胞分裂素互作调控植物低温应答的分子机理
- 批准号:91417310
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:90.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
水杨酸与生长素调控拟南芥温度依赖生长发育的分子机理
- 批准号:90817007
- 项目类别:重大研究计划
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
拟南芥BON1相关蛋白BAP3调控生长发育的分子机理
- 批准号:30770202
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
拟南芥低温敏感突变体lts1及其相关基因LTS1的功能分析
- 批准号:30670181
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:45.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:杨淑华
- 依托单位:
国内基金
海外基金
