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饭豆VuSTOP1调控植物酸铝耐性的结构功能解析

批准号:
31501827
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
范伟
依托单位:
学科分类:
设施园艺学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨静、刘美菊、许俊强、刘英超、赵力光

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
质子(H+) 和铝 (Al) 毒是酸性土壤上共存的胁迫因子。STOP1-like锌指蛋白在调控下游基因参与酸Al耐性中扮演了重要角色。然而,不同物种的STOP1-like在调控两种耐性时却存在功能差异。前期对耐酸Al饭豆(Vigna umbellate)VuSTOP1研究时发现,VuSTOP1主要在H+耐性中起作用,而对Al耐性贡献较小。结合其它物种中STOP1-like在功能上的共性与差异,提出非保守结构域的氨基酸序列和蛋白磷酸化是造成STOP1-like调控酸Al耐性差异的主要原因的假说。本项目采用生化与分子学手段,结合转基因功能回复验证,对VuSTOP1调控酸Al耐性进行结构-功能解析,找到功能区域和作用位点,阐明STOP1-like差异调控的作用机制,揭示STOP1-like结构、修饰与功能的相互关系,为定向改造STOP1-like以培育更加耐酸Al的种质资源提供理论依据和思路。
英文摘要
Proton (H+) and aluminum (Al) are two major rhizotoxicities limiting plant growth in acidic soil. STOP1-like zinc finger transcription factors play important roles in regulating downstream genes involved in resistant mechanism of either stress. However, the STOP1-like proteins of different plant species show differentially regulated patterns in response to H+ and Al stress. In our previous study, a STOP1-like gene, VuSTOP1 from rice bean (Vigna umbellate) was characterized to play major role in H+ resistance but minor role in Al resistance. By comparing functional similarities and differences among STOP1-like proteins with other species, the hypothesis that N and/or C termini outside of conserved zinc-finger domain and protein phosphorylation are responsible for deferentially regulation of H+ and Al resistance mediated by STOP1-like protein was proposed. In this project, the biochemical and molecular methods as well as in planta complementation assays will be adopted to resolve structure-function relationship of VusSTOP1 in differential regulation of H+ and Al resistance, and find out the functional domains and amino acid residues. The carry out of the project will help to illustrate differential mechanism mediated by STOP1-like proteins under H+ and Al stress, reveal the interrelation among STOP1-like protein structure, modification, and function, and also provide theoretical basis and ideas for improving varieties with high H+ and Al resistance though a directional transformation of STOP1-like genes.
质子(H+) 和铝 (Al) 毒是酸性土壤上共存的胁迫因子。STOP1-like锌指蛋白在调控下游基因参与酸Al耐性中扮演了重要角色。然而,不同物种的STOP1-like在调控两种耐性时却存在功能差异。前期对耐酸Al饭豆(Vigna umbellate)VuSTOP1研究时发现,VuSTOP1主要在H+耐性中起作用,而对Al耐性贡献较小。结合其它物种中STOP1-like在功能上的共性与差异,探明:1)STOP1对H+耐性的调控在物种间比较保守,而对Al耐性的调控作用在物种间差异较大。与拟南芥AtSTOP1相比,饭豆VuSTOP1不能较大程度调控Al耐性的功能主要与N端的氨基酸序列差异有关,且这一过程依赖于PSKR1蛋白激酶介导的磷酸化修饰;2)饭豆VuSTOP1通过调控VuMATE1和VuMATE2介导的柠檬酸分泌的来部分增加Al耐性,但这一过程独立于ABA介导的信号转导途径之外。在Al胁迫早期VuSTOP1主要激活VuMATE2 的转录,在Al胁迫晚期,VuSTOP1部分激活VuMATE1的表达。但由于对后期起作用的VuMATE1激活较弱,因此不能贡献更多的柠檬酸分泌,而激活较强的VuMATE2 主要介导早期柠檬酸分泌,因此调控作用也比较有限,从另一侧面解释了饭豆VuSTOP1具有部分调控Al耐性的功能。上述结果为定向改造STOP1-like以培育更加耐酸Al的种质资源提供理论依据和思路。
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: 10.3389/fpls.2016.00511
发表时间: 2016
期刊: Frontiers in plant science
影响因子: 5.6
作者: [Liu M, Xu J, Lou H, Fan W, Yang J, Zheng S]
通讯作者: Zheng S
Two citrate transporters coordinately regulate citrate secretion from rice bean root tip under aluminum stress
铝胁迫下两种柠檬酸转运蛋白协调调节米豆根尖柠檬酸分泌
DOI: 10.1111/pce.13150
发表时间: 2018-04-01
期刊: PLANT CELL AND ENVIRONMENT
影响因子: 7.3
作者: [Liu, Mei Ya, Lou, He Qiang, Yang, Jian Li]
通讯作者: Yang, Jian Li
Alleviation by ABA of Al toxicity in rice bean is not associated with citrate efflux but depends on ABI5-mediated signal transduction pathways
ABA 减轻米豆中铝的毒性与柠檬酸盐流出无关,而是依赖于 ABI5 介导的信号转导途径
DOI: --
发表时间: --
期刊: Journal of Integrative Plant Biology
影响因子: 11.4
作者: [Fan W, Xu JM, Wu P, Yang ZX, Lou HQ, Chen WW, Jin JF, Zheng SJ, Yang JL]
通讯作者: Yang JL
STOP1-like transcription factors: differential roles in aluminum and proton tolerance
STOP1 样转录因子:在铝和质子耐受性中的不同作用
DOI: --
发表时间: 2016
期刊: Plant Signal & behavior
影响因子: --
作者: [Fan W, Lou HQ, Yang JL, Zheng SJ]
通讯作者: Zheng SJ
天然抗性相关巨噬细胞蛋白(Nramp)家族基因介导三七镉吸收转运的功能解析
  • 批准号:
    31960634
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    范伟
  • 依托单位:
乙酰化途径介导草酸降解调控番茄果实营养的分子机理研究
  • 批准号:
    31760584
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    范伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金