ABA通过ABI4介导生长素及细胞周期途径进而调控主根生长
批准号:
31701064
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
舒凯
依托单位:
学科分类:
基因表达及非编码序列调控
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈稷、孟永杰、周涛、秦雯婷、周文冠、陈锋、帅海威
中文摘要
根系对于植物抗逆、营养吸收等方面意义重大。生长素在调控根生长、尤其是维持根尖干细胞活性方面具有重要的生理功能;高浓度脱落酸(ABA)抑制拟南芥主根生长,但在此过程中它与生长素互作调控的分子机制尚未明晰。我们前期研究发现,转录因子ABI4在介导ABA抑制主根生长过程中具有重要功能;ABA处理后,abi4突变体根中CDKB2;2等细胞周期正调控基因表达量、以及根尖DR5pro-GFP荧光水平均明显高于野生型,由此推测ABA可能通过ABI4介导生长素及细胞周期途径进而抑制主根生长,但具体分子机制有待深入研究。本项目将利用ABI4现有的相关遗传材料,检测ABI4对根尖生长素、细胞周期途径及根形态建成关键基因表达的影响,测定根尖生长素浓度,并通过染色质免疫共沉淀、凝胶阻滞、酵母单杂交等方法筛选受ABI4直接调控的靶标基因,最终揭示ABA通过ABI4介导生长素及细胞周期途径进而调控主根生长的分子机理。
英文摘要
Root system is of great significance to plant stress resistance and nutrient absorption. Auxin possesses the important physiological function in the regulation of root growth, especially for maintaining root stem cell niche. High level of abscisic acid (ABA) inhibits Arabidopsis primary root growth, but in this process, the molecular mechanisms underlying the crosstalk between ABA and auxin are elusive so far. Our previous studies showed that the transcription factor ABI4 plays the key roles in ABA-mediated inhibition of primary root growth. After treated by ABA, in abi4 mutant root, the transcription level of a positive regulator in cell cycle pathway, CDKB2;2, was remarkable increased compared to in WT (wild type). Further, the DR5-GFP fluorescence level in abi4 root tip is also significantly higher that in WT. Consequently, these evidences indicated that ABA inhibits primary root growth through ABI4-mediated auxin and cell cycle pathways, but the detailed molecular mechanisms need further investigation. This project will use the available genetic materials, and investigate the effects of ABI4 on the expression of key genes involved in auxin and cell cycle pathways and root morphogenesis related, and quantify the auxin concentration in the primary root tip. Subsequently, we will further employ the assays including chromatin immunoprecipitation-qPCR (ChIP-qPCR), electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and yeast one hybrid to identify the direct target genes of transcription factor ABI4. Finally, this project will reveal the detailed molecular mechanism that ABA inhibits primary root growth through ABI4-mediated auxin and cell cycle pathways.
植物激素生长素在调控植物根系发育方面具有重要作用。已知高浓度脱落酸(ABA)显著抑制主根生长发育,但在此过程中它与生长素互作调控的分子机制尚未明晰。我们前期发现,转录因子ABI4在介导ABA抑制主根生长过程中具有重要功能。本项目利用ABI4相关的遗传材料,通过基因表达分析、染色质免疫共沉淀、凝胶阻滞、酵母单杂交、遗传学分析、激素含量测定等方法,希望揭示ABA通过ABI4介导主根生长的分子机理。研究结果表明,高浓度ABA处理后,abi4突变体根中CDKB2;2与CYCB1;1等细胞周期正调控基因表达量、以及根尖DR5pro-GFP荧光水平均明显高于WT(野生型);随后的遗传学及生化分析表明,ABI4可直接结合CDKB2;2与CYCB1;1启动子区、并显著抑制它们的表达,且这种抑制效应一定程度上依赖于ABA的存在;激素含量分析表明,ABA处理后,abi4根中的生长素浓度显著高于WT中,而且外施生长素可部分回复WT主根被ABA抑制的表型;进一步发现,在ABA处理下,生长素转运基因PIN1的转录在abi4根中明显高于WT。综上,高浓度ABA显著诱导ABI4的表达,而后ABI4作为转录因子,直接结合CDKB2;2与CYCB1;1等细胞周期正调控基因启动子区,并抑制其转录,减缓细胞周期速率;同时,在ABA处理下,ABI4还可能间接抑制PIN1转录,削弱根尖生长素浓度,抑制主根生长。因此,本项目揭示了ABA通过ABI4介导生长素及细胞周期两条途径的相关基因表达,进而抑制主根生长的分子机理。本研究深化了我们对于多面手基因ABI4功能的理解,进一步丰富了ABA与生长素、细胞周期途径互作调控主根发育的网络。
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APETALA 2-domain-containing transcription factors: focusing on abscisic acid and gibberellins antagonism
含APETALA 2结构域的转录因子:关注脱落酸和赤霉素拮抗作用
DOI:
10.1111/nph.14880
发表时间:
2018-02-01
期刊:
NEW PHYTOLOGIST
影响因子:
9.4
作者:
[Shu, Kai, Zhou, Wenguan, Yang, Wenyu]
通讯作者:
Yang, Wenyu
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
西北植物学报
影响因子:
--
作者:
[江如, 周文冠, 赵思华, 尹晗, 杨文钰, 舒凯]
通讯作者:
舒凯
DOI:
--
发表时间:
2019
期刊:
植物学报
影响因子:
--
作者:
[代宇佳, 罗晓峰, 周文冠, 陈锋, 帅海威, 杨文钰, 舒凯]
通讯作者:
舒凯
DOI:
10.1093/pcp/pcy007
发表时间:
2018-02
期刊:
Plant & cell physiology
影响因子:
4.9
作者:
[K. Shu;Xiaofeng Luo;Y. Meng;Wenyu Yang]
通讯作者:
K. Shu;Xiaofeng Luo;Y. Meng;Wenyu Yang
Abscisic Acid and Gibberellins Antagonistically Mediate Plant Development and Abiotic Stress Responses.
脱落酸和赤霉素拮抗地介导植物发育和非生物胁迫反应
DOI:
10.3389/fpls.2018.00416
发表时间:
2018
期刊:
Frontiers in plant science
影响因子:
5.6
作者:
[Shu K, Zhou W, Chen F, Luo X, Yang W]
通讯作者:
Yang W
共 6 条
O-GlcNAc转移酶SEC修饰ABI4调控ABA信号与种子萌发的分子机制
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批准号:32470364
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2024
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负责人:舒凯
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依托单位:
ABI4介导油脂和糖代谢进而调控种子寿命的分子机制
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批准号:31872804
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:舒凯
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依托单位:
国内基金
海外基金