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依赖LjALD1的水杨酸信号途径调控百脉根结瘤的机理探析

批准号:
31570242
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
陈雅平
学科分类:
植物光合与固氮
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴平治、田露、芦梦鸾、陆琪

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
共生固氮是固氮微生物与寄主植物形成共生关系,并将大气中的氮气还原成可供植物吸收的氨的过程。充分发挥共生固氮作用,对提高农作物产量和保障可持续农业发展有着重要意义。目前内部免疫体系与豆科植物结瘤的关系还不清楚。本项目拟以百脉根防御响应相关基因LjALD1的突变体和超表达转基因株系;及水杨酸信号途径关键基因NPR1的突变体为材料,采用表型观察、遗传学分析和转录组测序分析的方法,探讨内部免疫系统在豆科植物-根瘤菌互作中的功能。研究内容包括1)LjALD1调控百脉根抗病和结瘤机制的异同。2)SA信号在LjALD1调控结瘤过程中的作用。3)依赖LjALD1的防卫反应途径缺失后对结瘤因子信号的影响。研究结果将揭示依赖LjALD1的水杨酸防卫信号调控百脉根结瘤的分子机理;阐明豆科植物结瘤过程中水杨酸防卫反应信号与结瘤因子信号之间的网络分子互作机制;为深入了解植物内部免疫在根瘤菌侵染过程中的作用奠定基础。
英文摘要
Symbiotic nitrogen fixation occurs in plants that harbor nitrogen-fixing bacteria within their tissues and the nitrogen-fixing bacteria are able to convert atmospheric nitrogen to ammonia. The best-studied example is the association between legumes and bacteria in the genus rhizobium. Symbiotic nitrogen fixation plays a significant role in improving the fertility and productivity of low-N soils, and therefore is crucial for the sustainable development of agriculture. In this project, Lotus japonicas mutants Ljald1 (AGD2-like defense response protein 1), transgenic L.japonicus plants overexpressing the LjALD1 (OvLjALD1), and Ljnpr1 (a key gene in salicylic acid (SA) signal pathway) mutants will be used as plant materials. Analyses of genetics, transcriptome sequencing, and plant resistance and nodulation characteristics will be used to reveal the effect and roles of the defense gene LjALD1 in legume-rhizobium interaction. Our research involves primarily the following aspects: 1) the effect of LjALD1 on disease resistance and nodulation in L.japonicus. 2) the mechanism of LjALD1 on nodulation via SA-dependent pathway.3) the effect of reduced edogenous SA on Nod-factor signalling in L.japonicas. The results we will get would help us to illuminate the role of endogenous SA in symbiotic nitrogen fixation and clarify the mechanism of crosstalk mechanism between SA-dependent signalling and Nod-factor signalling; and would also facilitate further investigation of the relationship between plant innate immune system and nitrogen fixation.
非豆科植物无法识别根瘤菌分泌的几丁质寡糖结瘤因子,不能激活体内结瘤信号途径的开启,从而无法与根瘤菌形成共生关系。近几年研究发现适度抑制体内免疫反应可以使非豆科植物响应结瘤因子信号,并激活结瘤相关基因的表达;并且豆科植物可能通过不同的作用机制抑制结瘤过程中寄主体内的内部免疫体系。本项目用百脉根水杨酸信号途径中关键基因的突变体(Ljald1和Ljnpr1)为材料,研究豆科植物内部依赖LjALD1的SA的抗病防卫反应途径对其结瘤过程的影响。项目主要从三个方面开展研究,第一为LjALD1基因对百脉根抗病性和结瘤过程的影响;第二为LjALD1对结瘤过程的调节与SA信号途径的关系;第三为结瘤过程中依赖LjALD1的防卫反应信号与结瘤因子信号的互作关系。通过国家自然科学基金资助后,我们发现百脉根中ALD1家族有4个同源基因,其中LjALD1只在侵染的根毛及成熟根瘤的非侵染细胞中表达;其他三个同源基因在百脉根的各个组织中均有表达。LjALD1和LjAGD2基因突变后均能加速根瘤菌的侵染,但对白粉病没有表现出明显的敏感性;超表达LjALD1和LjAGD2基因后均能延缓侵染线的形成,表现出比野生型更强的白粉病抗性。另外,与水杨酸合成相关的苯丙氨酸解氨酶PAL也通过影响植株水杨酸的合成以及细胞壁的结构影响根瘤菌的早期侵染。我们的研究表明SA依赖的内部免疫在根瘤菌侵染早期可能被瞬间抑制。研究结果阐明了豆科植物依赖水杨酸的防卫反应信号在寄主-根瘤菌互作中的作用。
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
The role of endogenous thiamine produced via THIC in root nodule symbiosis in Lotus japonicus
THIC产生的内源硫胺素在百脉根瘤共生中的作用
DOI: 10.1016/j.plantsci.2019.03.011
发表时间: 2019-06-01
期刊: PLANT SCIENCE
影响因子: 5.2
作者: [Yin, Yehu, Tian, Lu, Chen, Yaping]
通讯作者: Chen, Yaping
The Phenylalanine Ammonia Lyase Gene LjPAL1 Is Involved in Plant Defense Responses to Pathogens and Plays Diverse Roles in Lotus japonicus-Rhizobium Symbioses
苯丙氨酸氨裂解酶基因 LjPAL1 参与植物对病原体的防御反应,并在百脉根瘤菌共生中发挥多种作用
DOI: 10.1094/mpmi-04-17-0080-r
发表时间: 2017-09-01
期刊: MOLECULAR PLANT-MICROBE INTERACTIONS
影响因子: 3.5
作者: [Chen, Yaping, Li, Fengjiao, Wu, Guojiang]
通讯作者: Wu, Guojiang
LAZY3 plays a pivotal role in positive root gravitropism in Lotus japonicus
LAZY3在百脉根正向向地性中发挥关键作用
DOI: 10.1093/jxb/erz429
发表时间: 2020-01-01
期刊: JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
影响因子: 6.9
作者: [Chen, Yaping, Xu, Shaoming, Wu, Guojiang]
通讯作者: Wu, Guojiang
DOI: 10.1093/jxb/erz429
发表时间: 2020
期刊: J Exp Bot.
影响因子:
作者: [Yaping Chen, Shaoming Xu, Lu Tian, Leru Liu, Mingchao Huang, Xinlan Xu, Guanying Song, Pingzhi Wu, Shusei Sato, HUA WU JIANG, Guojiang Wu]
通讯作者: Guojiang Wu
百脉根结瘤共生信号与依赖EDS1免疫信号耦合互作的分子机制解析
  • 批准号:
    32573589
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    陈雅平
  • 依托单位:
百脉根根负向重力性基因的克隆及功能研究
  • 批准号:
    31100217
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    陈雅平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金