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转录因子SRS5参与调控植物光形态学建成机理研究
结题报告
批准号:
31470378
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
吕应堂
依托单位:
学科分类:
C0207.植物生殖与发育
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱江、蔡维、李娟、付正伟、刘文成、张冰磊、付春霖
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中文摘要
高等植物在黑暗和光照条件下会展现两种截然不同的形态,其调控机理研究对了解植物生长发育调控有重要意义。我们前期实验筛选获得蓝光诱导基因SRS5过表达突变体SRSox。SRSox在黑暗条件下表现出光形态建成表型,而在蓝光下srs5下胚轴比野生型长。双突变分析表明,SRSox的短下胚轴在SRSox hy5和SRSox sth3中被部分回复;而且SRS5能调控HY5和STH3的表达。此外,初步ChIP-PCR表明SRS5能结合到STH3的启动子区;酵母双杂交显示COP1能与SRS5互作。我们计划进一步验证SRS5在光形态学建成中的作用,检验HY5和STH3是否为SRS5的直接下游并深入了解它们间的协同关系,探究SRS5是否受COP1介导的泛素化降解途径调控,通过回复突变体的深入分析获得其它因子。研究结果将明确证明转录因子SRS5参与调控光形态学建成,并明晰其在蓝光介导的光形态建成中如何发挥作用。
英文摘要
Higher plants exhibit two distinct morphogenesis in dark and light, and the knowledge of the underlying mechanisms is important for us to understand how plants cope with environment and choose the appropriate morphogenesis. By screening Arabidopsis mutant library, a mutant SRSox, in which SRS5 is over-expressed, exhibits photomorphogenesis in dark. Our further study demonstrated that blue light induces SRS5 expression. Under blue light, SRSox has shorter hypocotyl compared with wild-type, while the knock-out mutant (srs5) shows higher hypocotyl than wild-type. In addition, the phenotype of short hypocotyls in SRSox is partially rescued in two double mutants SRSox hy5 and SRSox sth3. Furthermore, while the expression of HY5 and STH3 is induced in SRSox, they are repressed in srs5, suggesting that HY5 and STH3 function in SRS5-mediated photomorphogenesis. Also, ChIP-PCR experiments indicated that SRS5 may bind to STH3 promoter and yeast two-hybrid showed possible interaction of COP1 and SRS5. In this project, we plan to carry our further experiments to demonstrate that SRS5 plays an important role in blue light-mediated photomorphogeneses. The project will explore whether SRS5 directly regulates the expression of HY5 and STH3 and identify its binding motifs, indicate that HY5 and STH3 are essential for SRS5-mediated photomorphogenesis, investigate a role of COP1-mediated ubiquitin degradation pathway for SRS5 stabilization, and isolate other factors involved in SRS5-meidated photomorphogeneses. Taken together, our findings will show how SRS5 modulates blue light-mediated photomorphogeneses and enhance our understanding of the mechanisms underlying light-regulated plant morphogenesis.
高等植物在黑暗与光照下会展现出两种截然不同的形态建成。已有研究显示,ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5), B-BOX PROTEIN 21 (BBX21)和BBX22为光形态建成促进基因, 在多种光受体下游发挥重要作用。然而,在黑暗条件下,这些基因的过量表达却不能表现出光形态建成的表现型。.我们通过筛选突变体库获得新的拟南芥突变体SRS5ox。该突变体由雌激素诱导SHI-RELATED SEQUENCE5 (SRS5)基因过量表达所致,在黑暗条件下表现为光形态建成。SRS5属于SHI基因家族转录因子,在光形态学建成中的作用未见报道。我们发现,SRS5基因的表达在蓝光诱导下显著增强。蓝光下,SRS5ox和Pro35S: SRS5-GFP的下胚轴比野生型更短,而SRS5插入失活突变体srs5-2下胚轴则更长,这些结果表明SRS5是光形态建成的正调控因子。为了探索SRS5与光形态建成促进基因的关系,将hy5突变体与SRS5ox杂交获得 SRS5ox hy5。分析发现此双突变使得SRS5ox短下胚轴表型得到部分回复。SRS5ox中HY5表达上升,而srs5-2中HY5表达下降。ChIP和EMSA实验证明SRS5能直接结合到HY5启动子上。这些结果表明SRS5调控拟南芥光形态学建成应是部分通过促进HY5来进行。此外,我们还发现SRS5能够也能直接结合到其它光形态建成促进基因包括 BBX21和BBX22 的启动子上,并促进其表达。 因此,SRS5是光信号途径上游重要的正调控因子,同时调控HY5, BBX21和BBX22等来促进光形态建成。当野生型材料从光下转入黑暗后,SRS5蛋白积累减少;但是, CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1 (COP1)突变后,这种减少被抑制从而积累较多SRS5蛋白。反之,过表达COP1能使得SRS5蛋白量减少。COP1同SRS5直接相互作用,并且COP1能直接泛素化SRS5使其降解。这些结果表明,在黑暗条件下,SRS5能够被 COP1蛋白介导的泛素化系统降解。.本项目研究明确证明转录因子SRS5位于光信号上游,通过直接调控光形态发生促进基因的表达参与植物光形态学建成调控,并且此蛋白本身也受COP1蛋白介导的泛素化系统调控。研究结果对我们深入了解植物复杂的光信号调控网络和光形态建成机制有重要意义。
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
WD40-REPEAT 5a represses root meristem growth by suppressing auxin synthesis through changes of nitric oxide accumulation in Arabidopsis
WD40-REPEAT 5a 通过改变拟南芥中一氧化氮积累来抑制生长素合成,从而抑制根分生组织生长
DOI:10.1111/tpj.13816
发表时间:2018-03-01
期刊:PLANT JOURNAL
影响因子:7.2
作者:Liu, Wen-Cheng;Zheng, Si-Qiu;Lu, Ying-Tang
通讯作者:Lu, Ying-Tang
WD40-REPEAT 5a functions in drought stress tolerance by regulating nitric oxide accumulation in Arabidopsis
WD40-REPEAT 5a 通过调节拟南芥中一氧化氮的积累来发挥干旱胁迫耐受性
DOI:10.1111/pce.12723
发表时间:2017-04-01
期刊:PLANT CELL AND ENVIRONMENT
影响因子:7.3
作者:Liu, Wen-Cheng;Li, Yun-Hui;Lu, Ying-Tang
通讯作者:Lu, Ying-Tang
The COP1 Target SHI-RELATED SEQUENCE5 Directly Activates Photomorphogenesis-Promoting Genes
COP1 靶标 SHI 相关序列 5 直接激活光形态发生促进基因
DOI:10.1105/tpc.18.00455
发表时间:2018-08
期刊:The Plant Cell
影响因子:--
作者:Yuan Ting-Ting;Xu Heng-Hao;Zhang Qing;Zhang Lin-Yu;Lu Ying-Tang
通讯作者:Lu Ying-Tang
CATALASE2 functions for seedling postgerminative growth by scavenging H2O2 and stimulating ACX2/3 activity in Arabidopsis
CATALASE2 通过清除 H2O2 并刺激拟南芥中的 ACX2/3 活性来促进幼苗发芽后生长
DOI:10.1111/pce.13031
发表时间:2017-11-01
期刊:PLANT CELL AND ENVIRONMENT
影响因子:7.3
作者:Liu, Wen-Cheng;Han, Tong-Tong;Lu, Ying-Tang
通讯作者:Lu, Ying-Tang
糖酵解途径介导植物盐胁迫应答机制研究
  • 批准号:
    31830007
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    282.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
拟南芥TSB1协调植物生长与抗逆的机制研究
  • 批准号:
    31670251
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
生长素运输与拟南芥向光性生长和根发育调控研究
  • 批准号:
    90917001
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    180.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
拟南芥侧根发生调控机理研究
  • 批准号:
    30670198
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
水稻胚胎发生调控CIPK基因的功能分析
  • 批准号:
    30470848
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
赤霉素对植物成花诱导的调控机理研究
  • 批准号:
    30230050
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    170.0万元
  • 批准年份:
    2002
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
钙调素结合蛋白激酶介导的植物开花调控机理研究
  • 批准号:
    30170449
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
血红蛋白转基因植物的耐涝机理研究及应用
  • 批准号:
    30170095
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    7.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
植物钙素时空变化活体观测实验体系的建立及应用
  • 批准号:
    30070078
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
开化调控基因的分离与鉴定
  • 批准号:
    39780015
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    12.0万元
  • 批准年份:
    1997
  • 负责人:
    吕应堂
  • 依托单位:
国内基金
海外基金