帽结合蛋白CBP20/CBP80调控植物响应冷胁迫的机理研究
批准号:
31500221
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
孔祥翔
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
王春涛、陈倩、常贯晓、张小明
中文摘要
低温胁迫是决定植物生长发育和地理分布的主要限制因子,研究植物响应冷胁迫的分子机制,将为改良和培育抗冷抗冻农作物品种提供重要的理论依据。在真核生物中,细胞核内的帽结合蛋白复合体(cap-binding complex,CBC)在RNA的转录和转录后调控上起着重要作用;CBC由CBP20 和CBP80两个亚基组成。植物CBC参与植物的生长发育与抗逆反应;我们首次发现拟南芥CBP20和CBP80缺失突变体对冷胁迫十分敏感,暗示CBC蛋白参与拟南芥对低温胁迫的响应过程。本项目将利用拟南芥和水稻为材料,进一步研究在低温胁迫下,CBC作为重要的RNA调控因子,如何通过对相关基因的RNA转录和转录后调控机制以及新的分子功能来响应植物抗冷的分子机理。本项目的研究将促进我们进一步了解植物响应冷胁迫的新机制,也为我们在农业生产中CBC蛋白对植物抗冷的调控提供新的理论依据。
英文摘要
Cold stress is one of the major abiotic stresses that limits plant growth, productivity, and geographical distribution. Understanding of the molecular mechanisms in plant cold stress response will provide us with the theoretical basis for engineering or breeding of chilling- and freezing- tolerant crop plants in agriculture. In eukaryotes, the nuclear cap-binding complex (CBC) has a key role in transcriptional and post-transcriptional regulations of RNAs. CBC consists of two subunits of CBP20 and CBP80. In plant, CBC was demonstrated to be involved in plant growing development and stress responses. Here we found that the Arabidopsis cbp20, cbp80 and cbp20/80 mutants, all of which showed the increased sensitivity to cold stress, indicating that CBC is required for Arabidopsis tolerance to cold stress. In this project we will use Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) and rice (Oryza sativa) as the materials to further investigate how CBC, as an important RNA regulator, regulate genes’ transcription, post-transcription or through new functions to modulate plant response to cold stress. Such project will help us further understand the underlying new mechanism in plant cold stress response, and also provide us with the theoretical basis for CBC enhancing the plants tolerance to cold stress in agriculture.
低温是影响植物生长发育及地理分布的主要环境因子,植物在受到环境冷害胁迫时不仅会影响植物的生长发育,造成农作物减产,严重时甚至会导致植物死亡。研究植物响应冷胁迫的分子机制,将为改良和培育抗冷抗冻农作物品种提供重要的理论依据。在真核生物中,细胞核内的帽结合蛋白复合体CBP20/80 (cap-binding complex)在RNA的转录和转录后调控上起着重要调节作用,参与植物的生长发育与抗逆反应。本项目通过对拟南芥cbp20和cbp80突变体耐冷性生理实验、定量蛋白组技术以及遗传学与分子生物学验证手段解析了CBP20/80在植物响应冷胁迫过程中的分子机制。研究发现,CBP20/80在冷响应的淀粉合成途经和CBF/DREB1信号通路中起关键作用。CBP20/80通过调控淀粉合成抑制因子IDD14的两种剪切体的转录水平来调控植物体内淀粉的合成,进而响应植物的抗冷性;同时CBP20/80能够促进CBF/DREB1信号通路中下游COR/KIN/RD系列抗冷因子基因表达来直接提高植物的抗冷性。另外我们发现,关键抗冷转录因子ICE1能够直接结合IDD14α蛋白,在冷胁迫过程中抑制IDD14α对淀粉合成抑制因子QQS的转录激活,从而促进淀粉合成。综上所述,CBP20/80能够对冷响应的淀粉合成途经和CBF/DREB1信号途经起正调控作用,同时CBF/DREB1信号途经与淀粉合成途经又交互作用促进植物的抗冷性。本项目通过对CBP20/80在植物响应冷胁迫过程中分子机制的研究和解析将为我们在农业生产中CBC蛋白对植物抗冷的调控上提供新的理论依据。
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DOI:
10.1016/j.pld.2018.01.002
发表时间:
2018-04
期刊:
Plant diversity
影响因子:
4.8
作者:
[Zheng Y, Luo L, Liu Y, Yang Y, Wang C, Kong X, Yang Y]
通讯作者:
Yang Y
DOI:
--
发表时间:
2018
期刊:
云南大学学报( 自然科学版)
影响因子:
--
作者:
[罗兰迪, 关艳龙, 柯 学, 胡向阳, 孔祥翔]
通讯作者:
孔祥翔
The glutamate receptors AtGLR1.2 and AtGLR1.3 increase cold tolerance by regulating jasmonate signaling in Arabidopsis thaliana
拟南芥谷氨酸受体 AtGLR1.2 和 AtGLR1.3 通过调节茉莉酸信号传导提高耐冷性
DOI:
10.1016/j.bbrc.2018.10.153
发表时间:
2018-12-02
期刊:
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
影响因子:
3.1
作者:
[Zheng, Yan, Luo, Landi, Kong, Xiangxiang]
通讯作者:
Kong, Xiangxiang
Functional FRIGIDA allele enhances drought tolerance by regulating the P5CS1 pathway in Arabidopsis thaliana
功能性 FRIGIDA 等位基因通过调节拟南芥 P5CS1 途径增强耐旱性
DOI:
10.1016/j.bbrc.2017.11.149
发表时间:
2018-01-01
期刊:
BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS
影响因子:
3.1
作者:
[Chen, Qian, Zheng, Yan, Kong, Xiangxiang]
通讯作者:
Kong, Xiangxiang
芜菁BrrFRIa变异对春化作用适应性的遗传机制研究
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批准号:32170385
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项目类别:面上项目
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资助金额:58万元
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批准年份:2021
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负责人:孔祥翔
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依托单位:
国内基金
海外基金