与SHORT-ROOT和SCARECROW发育途径相关的IDD家族基因的确定和功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31871493
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1204.组织器官发育及体外构建
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

This research aims to identify the IDD genes that act together with SHORT-ROOT (SHR) and SCARECROW (SCR) in the control of stem cell renewal and endodermal cell fate specification in the Arabidopsis root. Although SHR and SCR are key regulators of stem cell renewal and endodermis specification, they do not bind to DNA and thus requires other DNA-binding factors to regulate downstream genes. Evidence suggests that IDD genes are the missing links in the SHR-SCR developmental pathway and therefore are the focus of this research. In preliminary studies, we have identified a number of IDD genes preferentially expressed in the root meristem or the endodermis. Next, we will characterize the function of these genes through analysis of multiple mutants, which would overcome the potential issue of gene redundancy. Meanwhile, physical interactions between these IDD proteins and SHR/SCR will be examined using such methods as yeast two-hybrid, Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC), and immunoprecipitation. Last, downstream targets of those IDD genes with a role in stem cell renewal or endodermis specification will be determined by RNA-seq and ChIP-seq, and the function of these genes will be inferred through bioinformatics analyses. These results will not only further our understanding of the mechanisms controlling root growth and development, but also provide guidance for crop improvement aimed at increased efficiency of nutrient uptake and utilization through genetic modification of root architecture in crop plants.
将对拟南芥IDD家族基因进行系统分析,以确定与SHORT-ROOT (SHR) 和SCARECROW (SCR) 共同作用的、控制根生长和发育的那些基因。虽然SHR和SCR是控制植物根干细胞延续和内皮层分化的重要因子,但有证据表明它们不具备结合DNA的能力,而是通过IDD这类转录因子调控下游基因的表达。本课题组在前期工作中已发现了多个在根尖或内皮层特异表达的IDD基因。下一步将根据这些基因表达的组织特异性,构建多重突变体,并分析其对干细胞延续或内皮层分化的影响。同时,将利用酵母双杂交、双分子荧光和蛋白免疫共沉淀等方法检测它们与SHR和SCR的互作。最后,将用转录组和ChIP-seq方法确定这些IDD基因的下游基因,并通过生物信息学分析揭示这些基因的功能。这些结果不但可以加深我们对根发育机制的了解,同时还将为通过改变根系结构来提高作物营养吸收和利用效率这一途径进行作物遗传改良提供理论依据。

结项摘要

根的生长取决于位于根尖的分生组织细胞的持续分裂和伸长区细胞的纵向伸长,而分生组织的维持依赖于处于其顶端的干细胞(QC)。SHORT-ROOT和SCARECROW即是维持QC的重要因子,也对内皮层的分化和皮层增生具有重要作用。虽然经过多年研究,对SHR和SCR的功能已经有了较深入的了解,但对于它们如何维持QC、促进根的生长和皮层增生仍不十分清楚。..SHORT-ROOT和SCARECROW自身不能结合DNA,而是通过IDD这类转录因子调控下游基因的表达。本研究对IDD家族基因进行了系统分析。首先构建了启动子- GUS转基因植物,通过分析GUS表达模式确定了所有成员的表达模式。结果表明,很多IDD基因在根尖都有表达。然后,通过过表达转基因植株的构建和分析,发现大多数成员,特别是IDD4、5和6对根的生长均有显著抑制作用;同时发现,IDD4、5和6的过表达还促进皮层增生。由于IDD4、5和6亲缘关系很近,且单基因突变体没有表型,所以构建了它们的三重突变体。idd456三重突变体不但影响了中皮层的产生,还对种子萌发率产生了严重影响。进一步实验发现,IDD4、5和6的功能可能与其调控生长素代谢和信号传导有关,且都与SHR和SCR有不同程度的互作。..对控制根生长和中皮层产生的机制的新发现,以及对某些IDD基因在种子发育和萌发中的作用的发现,不但深化了对植物生长和发育机制的理解,还为作物改良提供了工具。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A mechanism coordinating root elongation, endodermal differentiation, redox homeostasis and stress response
协调根伸长、内胚层分化、氧化还原稳态和应激反应的机制
  • DOI:
    10.1111/tpj.15361
  • 发表时间:
    2021-06-18
  • 期刊:
    PLANT JOURNAL
  • 影响因子:
    7.2
  • 作者:
    Fu, Jing;Zhang, Xinglin;Cui, Hongchang
  • 通讯作者:
    Cui, Hongchang
A Missing Link in Radial Ion Transport: Ion Transporters in the Endodermis
径向离子运输中缺失的环节:内皮层中的离子转运蛋白
  • DOI:
    10.3389/fpls.2019.00713
  • 发表时间:
    2019-06-04
  • 期刊:
    FRONTIERS IN PLANT SCIENCE
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Bao, Zhulatai;Bai, Juan;Gong, Chunmei
  • 通讯作者:
    Gong, Chunmei

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其他文献

A systems biology approach to root development
  • DOI:
    10.1016/j.ydbio.2006.04.066
  • 发表时间:
    2006-07-01
  • 期刊:
    Conference abstract
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Philip N. Benfey;Ji-Young Lee;Juliette Colinas;Hongchang Cui;Richard Twigg;Terri Long;I. Dinneny
  • 通讯作者:
    I. Dinneny
Modeling of Litz-Wire DD Coil With Ferrite Core for Wireless Power Transfer System
用于无线电力传输系统的具有铁氧体磁芯的利兹线 DD 线圈建模
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    IEEE transactions on power electronics
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Min Wu;Xu Yang;Hongchang Cui;Wenjie Chen;Laili Wang;Lei Zhu;Xipei Yu;Zhengchao Yan
  • 通讯作者:
    Zhengchao Yan
SHORT-ROOT regulates vascular patterning, but not apical meristematic activity in the Arabidopsis root through cytokinin homeostasis
短根通过细胞分裂素稳态调节拟南芥根中的血管模式,但不调节顶端分生组织活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Plant Signalling & Behavior
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Y. Hao;Hongchang Cui
  • 通讯作者:
    Hongchang Cui
Growth kinetics, metabolomics changes, and antioxidant activity of probiotics in fermented highland barley-based yogurt
  • DOI:
    10.1016/j.lwt.2022.114239
  • 发表时间:
    2023-01-01
  • 期刊:
    Research article
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Kailing Li;Zhi Duan;Jingyan Zhang;Hongchang Cui
  • 通讯作者:
    Hongchang Cui
Dissecting the Mechanism Underlying Epigenetic Activation of the Maize Spm Transposon by the Element-Encoded TnpA Protein
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2003-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hongchang Cui
  • 通讯作者:
    Hongchang Cui

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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