探究SnRK2在渗透胁迫诱导的B-RAF激酶快速强烈激活过程中的作用
批准号:
32300261
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
10.0 万元
负责人:
蔺祯
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2023
项目状态:
已结题
项目参与者:
蔺祯
中文摘要
干旱、高盐等诱导植物产生渗透胁迫并抑制植物的正常生长发育过程,植物需要及时地感知并快速响应环境胁迫以更好地生存。近年来多项研究均发现B RAF-SnRK2激酶级联反应在植物渗透胁迫通路中起着重要作用,但渗透胁迫如何在2分钟内快速激活B RAF蛋白激酶仍不清楚。拟南芥SnRK2突变体中渗透胁迫激活B RAF的激活程度部分降低,结合我们新发现的SnRK2.4可以强烈磷酸化B RAF的激酶结构域,我们推测SnRK2以反馈调节方式参与渗透胁迫通路中B RAF的活性调控。为验证这一假说,我们将通过生化实验检测SnRK2是否通过磷酸化增强B RAF的激酶活性,体内验证磷酸化位点在胁迫前后的磷酸化水平变化以及该位点点突变对B RAF活性及渗透胁迫应答的影响,阐明SnRK2通过磷酸化B RAF的正反馈调节途径介导渗透胁迫下B RAF快速强烈激活的分子机制。
英文摘要
Drought and high salinity induced osmotic stress and inhibited plant growth and development. To survive, plants need to rapidly sense and respond to environmental stress. Recent Studies found B RAF-SnRK2 kinase cascade plays an important role in plant osmotic stress pathways, but it is still unclear how B RAF kinase was rapidly activated by osmotic stress within 2 minutes. The activation of B RAF activated by osmotic stress in Arabidopsis SnRK2 mutant was partially reduced, and our newly found SnRK2.4 can strongly phosphorylate the kinase domain of B RAF, so we speculate that SnRK2 participates in the regulation of B RAF kinase activity through feedback. To verify this hypothesis, we will test whether SnRK2 enhances the kinase activity of B RAF through phosphorylation by biochemical experiments, detect the phosphorylation level changes of B RAF after stress in plant, and the effect of site mutation on the B RAF activation and osmotic stress response in plant, clarify the molecular mechanism of rapid and strong activation of B RAF under osmotic stress mediated by SnRK2 through the positive feedback pathway.
干旱、高盐等不利环境因素是影响植物生长发育,造成农作物减产的主要因素之一,但植物如何感知并快速响应这些渗透胁迫刺激仍不清楚。之前我们的研究表明,B2、B3 和 B4亚家族的 RAF蛋白激酶在几分钟内被渗透胁迫快速激活,激活下游SnRK2激酶进而传导早期渗透胁迫信号,但目前对B RAF 激酶如何在渗透胁迫下被快速激活知之甚少。本项目研究发现,在B4 RAF 受渗透胁迫启动 SnRK2s 的激活之外,SnRK2s 也可以通过磷酸化反馈调节 B2/B3 RAF的激活,形成B4 RAF-SnRK2 -B2/3 RAF-SnRK2的激酶级联反应。甘露醇诱导的 B2/B3 RAFs 激活在缺乏所有 SnRK2s(snrk2-dec 突变体)或 B4 RAFs(OK130-null 突变体)中明显减弱。SnRK2s,尤其是SnRK2 subclass I,可以直接磷酸化所有 B2/B3 RAFs 中保守的丝氨酸残基(RAF3-S735),并增强其激酶活性。在遗传回补实验中,RAF3S735A无法恢复 OK100-nonu 突变体对 ABA 和渗透胁迫的低敏感性。因此本研究揭示了一种反馈性磷酸化调控机制,使植物能够在渗透胁迫下更加快速地激活 B2/B3 RAFs,进一步揭示了 RAF-SnRK2 级联反应的层次结构,为理解植物如何感知并传递早期渗透胁迫反应提供了新的见解。
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