拟南芥非典型小热激蛋白BOB1调控植物根毛形成的分子机制研究
批准号:
32070198
项目类别:
面上项目
资助金额:
50.0 万元
负责人:
安丽君
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
安丽君
中文摘要
根毛是由根表皮细胞分化而来的特殊结构,是植物吸收水分、养分以及固着植物的重要器官,理想的根毛布局是植物生存的有力保障,是作物高产、稳产的基础;根毛也是研究植物细胞分化的优良系统,因此研究植物根毛发育的分子调控机制,具有重要的科学意义和潜在的实际应用价值。前期工作中我们发现一个拟南芥非典型小热激蛋白BOB1参与促进根毛形成,bob1-3突变体中根毛数量显著减少,根毛细胞分裂速度降低,并且BOB1能与细胞周期激酶抑制子KRP2物理互作。本项目将以此为基础,拟通过BOB1控制根毛形成的表型分析,BOB1通过细胞周期控制根毛形成的分子机制研究以及BOB1互作蛋白的筛选和鉴定等工作,揭示BOB1控制根毛形成的分子调控网络。这些研究成果将进一步完善已有的植物表皮细胞分化的分子作用模型,同时也可为植物根系的遗传改良提供理论支撑。
英文摘要
Root hairs are special tubular structures that differentiated from the root epidermal cells, they serve as the pivotal absorbing organs for nutrients and water and the anchoring organ for the plants to soil. The ideal root hair configuration in the root is beneficial for plant survival and also for high and stable crop yield. In addition, root hair is a well-studied model of plant cell differentiation. Therefore, it is of great values both in scientific and application levels to reveal the molecular regulation mechanisms involved in controlling root hair development. During the previous work, we discovered that a noncanonical small heat shock protein BOB1 participating in promoting root hair formation. In bob1-3 mutant, the root hair numbers are remarkably decreased and the cell division rate are reduced, moreover, BOB1 could physically interact with cyclin-dependent kinase inhibitor KRP2. Based on these findings, in this project we will further explore detailed pathways mediated by BOB1 in regulating root hair development by performing phenotypic characterizations of BOB1 loss-of-function mutant to understand its root hair defects at cellular and molecular level, unraveling the molecular mechanisms of BOB1 controlling root hair formation through cell cycle control, and identifying new interaction partners of BOB1 during root hair formation. The completion of this research will set up a BOB1-centered root hair formation regulatory network, which is not only beneficial for further improving the existing molecular model of plant epidermal cell differentiation, but also useful for providing theoretical support for genetic improvement of plant roots.
根毛是植物重要的吸收和固定器官,在保障植物正常生长、提高作物的产量和品质方面具有至关重要的作用。另外,由于根毛是单细胞结构,由特定的根表皮生毛细胞分化而成,所以他也是研究植物细胞命运决定的优良模式系统。因此,深入解析根毛形成和发育的分子调控网络具有重要的科学和实践意义。本项目围绕申请人前期筛选得到的一个具有严重根毛发育缺陷的非典型的小热激蛋白的功能缺失突变体bob1-3展开,一方面解析BOB1协同RPT2A,KRP2通过细胞周期调控根毛细胞分化的分子调控机制,另一方面通过在基因组范围内筛选和鉴定BOB1的互作蛋白,研究BOB1响应环境信号控制根毛进行可塑性生长的分子网络。通过研究,完成了对BOB1,RPT2a,KRP2表达水平对根毛形成和发育影响的鉴定,揭示了他们在调控根毛发育过程中的互作关系。同时,我们也研究了BOB1在高温胁迫条件下根毛和侧根发育中的作用,意外发现他在高温胁迫诱导的植物根系可塑性生长及其他发育过程中具有重要作用。另外,我们利用pBOB1:BOB1-GFP转基因植物通过IP-MS实验在基因组范围内对BOB1的互作蛋白进行了筛选,初步获得了BOB1的蛋白互作谱,他们涉及多个生物学过程,为后续深入研究BOB1在根毛发育特别是其介导的高温调控植物根系发育的分子机制奠定了基础。这些研究一方面将有助于进一步完善植物根毛细胞形成和发育的分子模型,深刻理解植物细胞命运决定及发育的分子作用机制,同时也有利于我们了解植物与环境之间的互作关系,进一步研究植物抵御非生物逆境胁迫的可能机制,从而为目前全球变暖背景下植物根系的遗传改良提供基因资源和理论支撑。
拟南芥HD-Zip转录因子GL2调控植物表皮毛发育的分子机制研究
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批准号:31470290
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2014
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负责人:安丽君
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依托单位:
国内基金
海外基金