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糖信号转导途径调节芥子油苷代谢的机理研究
结题报告
批准号:
31270343
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
汪俏梅
依托单位:
学科分类:
C0204.水分和营养物质的运输与代谢
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭容芳、闫会转、赵彦婷、刘丽红、苗慧莹、沈望舒
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中文摘要
芥子油苷是主要存在于十字花科植物中的次生代谢物质,具有重要的生物学功能,如参与植物的防卫反应和抗癌活性等。芥子油苷的代谢是一个非常复杂的过程,受到多种信号的精细调控,关于其代谢调控网络的研究已成为该领域中的一个研究热点。糖信号转导途径是研究得较为透彻的植物信号转导途径之一,它在植物环境适应性和能量中的作用,以及和植物激素等信号之间的互作研究较为深入,但糖信号转导途径对次生代谢物质的调节作用研究未见报道。我们前期研究表明糖处理能显著促进芥子油苷的生物合成与积累,并且发现糖信号转导元件参与对芥子油苷的调控。本项目以模式植物拟南芥为材料,进一步确定糖信号转导途径中参与调节芥子油苷生物合成的元件,以及这些元件通过MYB家族转录因子调控吲哚类和脂肪类芥子油苷的分子机制,结合遗传学分析阐明糖信号途径调控芥子油苷代谢的遗传途径与分子机理。为植物细胞信号之间的互作和芥子油苷的代谢调控网络研究提供理论依据。
英文摘要
Glucosinolates are a group of secondary metabolites mainly exist in cruciferae plants. Glucosinolates and their degradation products are known to play important roles in plant interaction with herbivores and micro-organisms. In addition, they are also important for human life because of the remarkable anti-carcinogenic activity of their hydrolysis products, isothiocyanates. The biosynthesis and metabolism of glucosinolates are a complex process, which is delicately modulated by multiple signaling molecules. Sugar signaling is one of the best elucidated plant signalling pathways,and its role in plant adaptation to environmental stresses and as source preferred by most organisms was well studied. However, little has been reported on the regulatory mechanism of sugar signal transduction pathway on metabolism of secondary metabolites. Our previous results indicate that glucose treatments significantly promoted the biosynthesis and accumulation of glucosinolates, and some components of sugar signalling pathway invovled in the regulation of glucosinolates biosynthesis. In the present study, mutants related to glucose signaling and glucosinolates biosynthesis will be used to further determine the components of sugar signaling pathway invovled in the regulation of glucosinolates biosynthesis, and their functions in regulating aliphatic and indole glucosinolate biosythesis by interaction with the transcriptional factors of MYB family. Combined with the genetic analysis, we will aim to elucidate the genetic pathway of the regulation of sugar siganaling on glucosinolates metabolism, and to clarify the molecular mechanism of this regulation. It will provide solid therotical basis for the study of cross-talk of plant signalings and metabolic regulation network of glucosinolates.
芥子油苷(Glucosinolate,GS)及其降解产物不仅是十字花科蔬菜独特风味的来源,也在降低癌症发生率及植物的防卫反应中发挥重要作用。目前,模式植物拟南芥中芥子油苷生物合成的途径已经阐明,其代谢调控网络是当下的研究热点。葡萄糖不仅为植物的生长发育提供基础的能量,同时也作为信号分子调控生命进程。近年来,蔗糖对次生代谢产物花青素生物合成的调控作用已经阐明,但是,糖信号途径与次生代谢产物芥子油苷间的相互作用的机制还鲜有报道。.本研究通过外源施加葡萄糖,结合葡萄糖信号转导和芥子油苷合成相关突.变体,分析了葡萄糖对芥子油苷生物合成调控的机理,同时考察了在此过程中.葡萄糖对硫酸盐的同化和初级硫代谢产物形成的影响。研究取得的主要成果如下:.1、葡萄糖以依赖于葡萄糖信号受体HXK1的方式,通过快速诱导MYB转录因子(主要是MYB28和MYB34)从而调控芥子油苷生物合成相关结构基因的表达,继而促进脂肪类和吲哚类芥子油苷的积累。.2、ABI5在葡萄糖对脂肪类和吲哚类芥子油苷的调控作用中发挥不同的功能。其中,ABI5参与脂肪类和吲哚类芥子油苷的生物合成过程,但是仅仅在葡萄糖对脂肪类芥子油苷的调控作用中发挥作用。.3、葡萄糖可以诱导硫酸盐吸收同化相关基因的表达,从而在硫同化中起到积极的作用;此外,在硫酸盐供应缺乏或充足的培养条件下葡萄糖都可以促进芥子油苷积累,并且半胱氨酸和谷胱甘肽等硫醇类初生代谢产物的含量并没有受抑制,表明葡萄糖通过加强硫同化从而促进芥子油苷的积累,而不是简单的影响硫在初生代谢和次生代谢途径中的分配。. 本项目取得的研究成果不仅有助于深化对芥子油苷代谢调控网络的认识,也为通过代谢工程手段改良十字花科作物中芥子油苷的组分和含量进行作物改良奠定了基础。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
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Classic myrosinase-dependent degradation of indole glucosinolate attenuates fumonisin B1-induced programmed cell death in Arabidopsis.
吲哚芥子油苷的经典黑芥子酶依赖性降解可减弱拟南芥中伏马菌素 B1 诱导的程序性细胞死亡。
DOI:10.1111/tpj.12778
发表时间:2015-03
期刊:Plant Journal
影响因子:7.2
作者:Jia, Chengguo;Zhang, Liping;Gigolashvili, Tamara;Wang, Qiaomei
通讯作者:Wang, Qiaomei
DOI:10.1016/j.lwt.2014.02.047
发表时间:2014-09-01
期刊:LWT-FOOD SCIENCE AND TECHNOLOGY
影响因子:6
作者:Guo, Rongfang;Hou, Qiumei;Wang, Qiaomei
通讯作者:Wang, Qiaomei
Glucose enhances indolic glucosinolate biosynthesis without reducing primary sulfur assimilation.
葡萄糖增强吲哚芥子油苷的生物合成而不减少初级硫同化
DOI:10.1038/srep31854
发表时间:2016-08-23
期刊:Scientific reports
影响因子:4.6
作者:Miao H;Cai C;Wei J;Huang J;Chang J;Qian H;Zhang X;Zhao Y;Sun B;Wang B;Wang Q
通讯作者:Wang Q
BZR1 and BES1 participate in regulation of glucosinolate biosynthesis by brassinosteroids in Arabidopsis.
BZR1 和 BES1 参与拟南芥中油菜素类固醇生物合成的调节
DOI:10.1093/jxb/ert094
发表时间:2013-05
期刊:Journal of experimental botany
影响因子:6.9
作者:Guo R;Qian H;Shen W;Liu L;Zhang M;Cai C;Zhao Y;Qiao J;Wang Q
通讯作者:Wang Q
Effects of light quality on main health-promoting compounds and antioxidant capacity of Chinese kale sprouts
光质对羽衣甘蓝芽菜主要保健成分及抗氧化能力的影响
DOI:10.1016/j.foodchem.2015.10.055
发表时间:2016-04-01
期刊:FOOD CHEMISTRY
影响因子:8.8
作者:Qian, Hongmei;Liu, Tianyu;Wang, Qiaomei
通讯作者:Wang, Qiaomei
芥蓝中BoWRKY33调控吲哚类芥子油苷代谢和芸薹链格孢抗性的分子机制
  • 批准号:
    32172593
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
SlBZR1及其互作网络调控番茄果实品质的分子机理
  • 批准号:
    31830078
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    290.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
BR调节番茄气孔关闭和抗旱性的分子机制
  • 批准号:
    31171951
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
植物激素在番茄对链格孢菌和AAL-toxin抗性中的作用机制
  • 批准号:
    30970244
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    29.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
番茄中BR和系统素信号转导途径的相互作用研究
  • 批准号:
    30571269
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    26.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
芸薹属蔬菜中glucoraphanin的生物合成与代谢工程研究
  • 批准号:
    30370974
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2003
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
瓜类性别分化与表达机理的研究
  • 批准号:
    30000015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    16.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    汪俏梅
  • 依托单位:
国内基金
海外基金