H2O2调控嫁接黄瓜耐盐性的信号途径研究
结题报告
批准号:
31572168
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
别之龙
依托单位:
学科分类:
C1508.茶学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
程菲、谢俊俊、牛蒙亮、孙静宇、曹海顺、孙士涛、马义花
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中文摘要
近年来的研究表明,H2O2具有信号分子的作用,通过诱导许多抗逆相关基因表达,以提高植物对环境胁迫的抗性。课题组前期研究发现嫁接黄瓜耐盐性受H2O2信号的调控,但是具体机制尚不明晰。本申请项目拟以自嫁黄瓜和南瓜砧木嫁接黄瓜为材料,通过化学抑制剂以及外施H2O2来构建不同H2O2水平植株。利用组织化学染色、qRT-PCR等技术,分析嫁接黄瓜H2O2含量以及NADPH氧化酶在H2O2产生中的作用;研究嫁接黄瓜H2O2信号相关的MAPK、Ca2+、ABA信号途径及基因表达的变化,与抗氧化和Na+外排等耐盐生理生化参数进行相关分析,获得重要的H2O2信号途径和基因。在此基础上,利用药理学实验、以及转基因技术等,鉴定出H2O2调控嫁接黄瓜耐盐性的关键信号作用途径和基因。本课题完成后可揭示H2O2调控嫁接黄瓜耐盐性的信号转导机制,丰富园艺作物砧穗互作的基本理论和植物的耐盐机理,促进嫁接黄瓜的耐盐栽培。
英文摘要
H2O2 has been demonstrated as a stress signal in plants in recent years, which can induce expression of many stress tolerance genes and enhance plant tolerance to environmental stresses. We found that salt tolerance of grafted cucumber was mediated by H2O2 signal in previous studies. However, the regulated signal pathway was unclear. Using self- grafted and pumpkin- grafted cucumber as materials, the plants with different H2O2 levels was obtained by chemical inhibitor and exogenous H2O2 application. The H2O2 content of grafted cucumber and role of NADPH oxidase in the production of H2O2 were analyzed through histochemical staining and qRT-PCR techniques. The root Na+ exclusion and antioxidant system of grafted cucumber under salt stress were analyzed. Meanwhile, the MAPK, Ca2+ and ABA signalling pathway of grafted cucumber were analyzed, and were analyzed with salt tolerance related physiological and biochemical parameters. The important signalling pathway and genes involved in H2O2 signalling mediated salt tolerance can be obtained. Based on this evidence, the key signalling pathway and genes involved in H2O2 signalling mediated salt tolerance of grafted cucumber will be confirmed by pharmacology and transgenic approaches. The implementation of this project will provide signal transduction mechanism for the H2O2 mediated salt tolerance of cucumber and enrich the knowledge of rootstock-scion interaction of horticultural crops and plant salt tolerance mechanism, and will promote the cultivation of grafted cucumber under salt stress.
H2O2是一种重要的信号分子,通过诱导抗逆相关基因表达,提高植物对环境胁迫的抗性。项目组前期研究发现嫁接黄瓜耐盐性受H2O2信号的调控,但是具体机制尚不明晰。本项目以自嫁黄瓜和南瓜砧木嫁接黄瓜为材料,发现盐胁迫(75 mM NaCl)早期(3h)南瓜砧木嫁接黄瓜根系和叶片H2O2含量(信号)快速增加,增加幅度显著高于自嫁黄瓜。利用药理学和非损伤微测等技术,发现依赖于南瓜砧木嫁接黄瓜根系NADPH氧化酶产生的H2O2信号通过激活下游质膜H+-ATPase基因(PMA)表达和酶活性,调控Na+/H+反转运蛋白,进而在Na+外排和耐盐性中发挥作用。盐胁迫下南瓜砧木根源H2O2信号还通过影响地上部黄瓜ABA的合成和敏感性、气孔早期关闭、抗氧化酶活性等生理过程,来调控黄瓜的耐盐性。利用钙通道抑制剂证明Ca2+信号在嫁接南瓜耐盐过程中发挥了重要作用。本项目还利用南瓜和黄瓜自根苗为研究对象,发现南瓜根系依赖于NADPH氧化酶产生的H2O2信号通过调控HAK5的表达和K吸收,在耐盐性中发挥作用,分析了南瓜编码NADPH氧化酶的Rboh基因在盐胁迫下的表达,结合拟南芥异源超量表达结果,发现盐胁迫下RbohD的高量表达是南瓜砧木根系H2O2信号快速产生的重要原因。本项目的完成对于揭示H2O2调控嫁接黄瓜耐盐性的信号转导机制,丰富园艺作物砧穗互作的基本理论和植物的耐盐机理,促进嫁接黄瓜的耐盐栽培均具有重要意义。项目执行期间发表SCI 论文4 篇,其中3篇Journal of Experimental Botany,1篇Frontiers in Plant Science论文,培养博士毕业生1人,硕士毕业生3人。项目主持人别之龙教授牵头申报的“设施蔬菜生长发育调控团队” 2019年获批为湖北省自然科学基金创新群体项目。
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
An early ABA-induced stomatal closure, Na+ sequestration in leaf vein and K+ retention in mesophyll confer salt tissue tolerance in Cucurbita species.
ABA 诱导的早期气孔关闭、叶脉中的钠封存和叶肉中的钾保留赋予了葫芦属的盐组织耐受性
DOI:10.1093/jxb/ery251
发表时间:2018-09-14
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:Niu M;Xie J;Chen C;Cao H;Sun J;Kong Q;Shabala S;Shabala L;Huang Y;Bie Z
通讯作者:Bie Z
Grafting Cucumber Onto Pumpkin Induced Early Stomatal Closure by Increasing ABA Sensitivity Under Salinity Conditions
将黄瓜嫁接到南瓜上通过增加盐度条件下的 ABA 敏感性诱导气孔早期关闭
DOI:10.3389/fpls.2019.01290
发表时间:2019-11-11
期刊:FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
影响因子:5.6
作者:Niu, Mengliang;Sun, Shitao;Bie, Zhilong
通讯作者:Bie, Zhilong
Root respiratory burst oxidase homologue-dependent H2O2 production confers salt tolerance on a grafted cucumber by controlling Na+ exclusion and stomatal closure.
根呼吸爆发氧化酶同系物依赖的 H2O2 产生通过控制钠排除和气孔关闭赋予嫁接黄瓜耐盐性。
DOI:10.1093/jxb/erx386
发表时间:2018-06-19
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:Niu M;Huang Y;Sun S;Sun J;Cao H;Shabala S;Bie Z
通讯作者:Bie Z
Tissue-specific respiratory burst oxidase homolog-dependent H2O2 signaling to the plasma membrane H+-ATPase confers potassium uptake and salinity tolerance in Cucurbitaceae
组织特异性呼吸爆发氧化酶同系物依赖性 H2O2 向质膜 H-ATP 酶发出信号,赋予葫芦科钾吸收和耐盐性
DOI:10.1093/jxb/erz328
发表时间:2019-10-15
期刊:JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY
影响因子:6.9
作者:Huang, Yuan;Cao, Haishun;Shabala, Sergey
通讯作者:Shabala, Sergey
南瓜CmoNAC1调控嫁接黄瓜耐盐性的分子机制
  • 批准号:
    32372794
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
CBL-CIPK1调控嫁接黄瓜RBOHD产生H2O2和耐盐性的机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
砧用南瓜CmHKT1基因功能分析及其在嫁接黄瓜耐盐中的分子机理研究
  • 批准号:
    31772357
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
耐盐南瓜砧木嫁接限制NaCl胁迫下Na+向黄瓜接穗运输的细胞与分子机制
  • 批准号:
    31372110
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
砧用南瓜盐胁迫响应基因表达谱分析及重要耐盐基因鉴定
  • 批准号:
    31172000
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
NaCl胁迫对黄瓜幼苗PSⅡ功能和CO2同化的作用机制及嫁接调控
  • 批准号:
    30871738
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    33.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
设施生菜生长模型的建立与优化研究
  • 批准号:
    30500346
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    8.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    别之龙
  • 依托单位:
国内基金
海外基金