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GSK2和NAC016互作共同调控水稻生长和非生物胁迫应答平衡的分子机制

批准号:
32071985
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
黄俊丽
依托单位:
学科分类:
作物种质资源学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄俊丽

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
生长发育和逆境应答调控对于作物的生长及产量至关重要,但植物平衡生长-防御的分子机制仍有待进一步揭示。我们前期研究发现:水稻NAC转录因子突变体nac016具有BR信号传导受阻的典型表型,但其抗旱耐盐能力及ABA敏感性增强;NAC016分别与BR信号传导的关键激酶GSK2及ABA信号通路的核心组分SAPK8互作;BR增强NAC016的稳定性,却降低GSK2的稳定性,ABA降低前者却增强后者的稳定性。由此我们推测,GSK2-NAC016作为BR和ABA信号通路的枢纽,调控水稻生长-防御平衡。为证实该推测,本项目拟采用遗传学和分子生物学方法研究二者互作对BR和ABA信号通路的调控;通过体内外磷酸化反应研究GSK2对NAC016的磷酸化修饰;采用ChIP、EMSA及双荧光素酶系统研究NAC016的下游靶基因。研究结果不仅对阐明植物生长-防御的调控机制有重要意义,还将为作物抗逆遗传改良提供科学依据。
英文摘要
Regulation of growth and stress response is crucial for crop growth and yield. However, the molecular mechanism of the growth-defense balance in plant still needs further study. In our previous research, We found that rice NAC transcription factor mutant nac016 has the typical phenotype of defective BR signaling, but has the enhanced drought- and salt-resistance as well as the sensitivity to ABA. Furthermore, NAC016 was found to physically interact with the key kinase GSK2 in BR signaling pathway as well as the core component SAPK8 in ABA signaling pathway, respectively. Exogenous BRs enhanced the stability of NAC016 but reduced that of GSK2 in rice, while the stability of NAC016 decreased and that of GSK2 was increased in the presence of ABA. Based on our results, we hypothesize that GSK2-NAC016 protein complex acts as the hub between BR and ABA signaling pathways. To confirm this speculation, in this study, the genetic interaction between GSK2 and NAC016 will be studied by using multiple mutants. Then, the regulation of BR and ABA signaling pathways by GSK2-NAC016 will be investigated through the export of BR and ABA signals in these mutants. The phosphorylation of NAC016 by GSK2 will be detected by the phosphorylation reaction in vitro and in vivo. Finally, chromatin immunoprecipitation (ChIP) will be performed, and electrophoretic mobility shift assay (EMSA) and double luciferase activity test (LUC/REN) will be used to explore the target genes of NAC016 involved in the growth and abiotic stress response in rice plant. Together, the expected results are not only important for elucidating the regulation mechanism of plant growth-defense, but also provide scientific basis for genetic improvement of crop stress resistance.
近年来,全球气温变化导致的土地干旱半干旱严重影响水稻产量。当植物的生存受到威胁,植物体内需要分配一部分能量进行防御。研究有限资源下植物平衡生长-防御(耐旱)两个重要生理过程的机制对于科学合理设计高产耐旱的水稻品种具有重要意义。激素信号之间相互作用与植物生长-防御平衡密切相关。油菜素甾醇(BRs)是调节植物生长发育的重要激素,而脱落酸(ABA)在植物逆境胁迫应答过程中起关键作用。本项目研究转录因子OsNAC016调控BR介导的水稻生长发育及ABA介导的干旱胁迫响应的分子机制。.功能缺失突变体osnac016具有典型的BR缺失表型如植株矮化和叶片直立、对外源BR敏感性减弱等,表明OsNAC016通过BR信号途径正调控水稻生长发育。OsNAC016与BR信号途径负调节因子GSK2互作,且被GSK2磷酸化;被磷酸化的OsNAC016蛋白稳定性降低,而GSK2的抑制剂或外源BR处理则能提高OsNAC016的稳定性。gsk2osnac016双突变体的表型与osnac016一致,呈现半矮化表型,说明GSK2与OsNAC016作用于同一遗传路径。另一方面,与野生型相比,osnac016的耐旱性增强,对外源ABA的敏感性提高,表明OsNAC01通过ABA信号通路抑制水稻耐旱性。OsNAC016与ABA信号途径的正调控因子SnRK2激酶SAPK8、SAPK9和SAPK10均存在相互作用。SAPK8将OsNAC016磷酸化,被磷酸化的OsNAC016蛋白稳定性降低。sapk8osnac016双突变体表现出与osnac016一致的耐旱表型,表明二者作用于同一遗传途径。为了阐明OsNAC016被GSK2或SAPK8磷酸化后的降解机制,本研究筛选到与OsNAC016互作的E3泛素连接酶OsPUB43。OsPUB43介导OsNAC016的泛素化和降解。上述研究结果表明,OsNAC016正向调控BR介导的水稻生长发育,负向调控ABA介导的水稻耐旱性,即通过BR与ABA信号的互作调节水稻生长与耐旱的平衡。 .综上所述,本研究建立了一个包含OsNAC016、GSK2、SAPK8和OsPUB43的调控模型。在该模型中,OsNAC016作为连接BR信号和ABA信号通路的一个关键转录因子,在水稻生长-防御平衡重发挥重要作用。
组蛋白去乙酰化酶OsHDA716介导OsbZIP46的去乙酰化调控水稻干旱胁迫响应的分子机制
  • 批准号:
    32372079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    黄俊丽
  • 依托单位:
转录因子OsMADS23和OsMADS25调控水稻侧根发育及高盐胁迫应答的机理研究
  • 批准号:
    31771747
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    黄俊丽
  • 依托单位:
水稻叶片中脉发育基因DL2的功能验证及调控的分子机理研究
  • 批准号:
    31271685
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    黄俊丽
  • 依托单位:
水稻高叶绿素含量基因Gc的克隆与功能解析
  • 批准号:
    30900882
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    黄俊丽
  • 依托单位:
国内基金
海外基金