拟南芥E3泛素连接酶ATL5调控种子寿命的作用机制研究
批准号:
32070349
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
陈喜文
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈喜文
中文摘要
种子寿命是生态学和农业上具有双重意义的性状。寻找调控种子寿命关键基因,特别是调节基因,并阐明其作用机制,对于国家粮食安全与种质资源保存具有重要意义。我们前期发现,拟南芥ATL5(Arabidopsis Tóxicos en Levadura 5)突变后种子寿命显著降低。ATL5是植物特有的RING型E3泛素连接酶家族成员,其介导的蛋白质选择性降解是生物体内最精细的调控体系之一。由于干种子基因组绝大部分基因在种子发育后期已转录成储存mRNA,加强对种子贮藏与萌发过程种子寿命相关的转录后调控机制研究就显得尤为必要。为此,本项目拟采用多学科结合的方法,确定ATL5在调控种子寿命中的功能,筛选ATL5作用的底物蛋白,解析ATL5对底物蛋白稳定性调节与种子寿命的关系,阐明ATL5介导的种子寿命翻译后调控新机制。理论上将拓展人们对种子寿命调控机理的认识,实践上为提高种子耐贮性提供新的关键基因。
英文摘要
Seed longevity is an important trait from both ecological and agricultural perspectives. Mining and clarifying key genes especially regulatory genes, in controlling seed longevity and elucidating the molecular mechanism is of great significance to both the safe grain production and plant germplasm conservation. We previously found that disruption of Arabidopsis ATL5 (Arabidopsis Tóxicos en Levadura) showed seed ageing phenotype. ATL5 is a number of plant-specific RING-type E3 ligase family. The ubiquitin-proteasome pathway is one of the most important regulatory mechanisms for protein degradation in plant. Due to the late stage of seed maturation, the dried seed has completed the transcription of most of the seed genome. Therefore, it is essential to emphasizing research on seed longevity process regulated by post-transcriptional regulation mechanism during seed storage and germination. To this end, the current project intends to use multidisciplinary approaches to study the function of Arabidopsis ATL5 in regulating seed longevity; to analyze the substrate proteins of ATL5, to analyze the regulatory effect of ATL5 on the stability of substrate proteins, and to clarify new post-translational mechanisms of ATL5 in regulating seed longevity. This project will theoretically enrich the mechanism in regulating seed longevity, and practically provide new key resources for molecular design breeding to improve seed storability.
种子寿命是生态学上和农业上具有双重意义的重要性状。寻找并明确调控种子寿命关键基因,特别是调控基因的作用与机制,对于国家粮食安全和种质资源的保存具有重要的意义。我们前期研究发现 E3泛素连接酶ATL5基因突变后种子寿命显著降低,本项目在此基础上,构建了拟南芥atl5的回复和过表达株系,进一步证实了ATL5正调控种子寿命;利用构建的拟南芥pATL5:GUS株系证明ATL5 在种子中高度表达,是一个老化诱导基因,蛋白定位在细胞核。以ATL5为诱饵对拟南芥均一化cDNA酵母文库进行筛选,结合酵母双杂反向验证、双分子荧光互补、烟草Co-IP的验证,最终确定互作蛋白3个(ABT1、CLC2、At4g20300);体外和体内分析表明,ATL5具有E3连接酶活性,可促进底物蛋白ABT1和CLC2的泛素化降解,并以依赖26S蛋白酶体的方式作用;突变体的表型分析进一步证明ATL5通过调控ABT1和CLC2蛋白的稳定性来调控种子寿命。同时对ABT1和CLC2调控种子寿命的下游机制,以及At4g20300(假激酶)调控ATL5参与种子寿命的机制进行了研究。这些结果为阐明ATL5调控种子寿命的翻译后调控机制奠定了重要的基础。项目执行期间,课题组成员参加学术交流10余人次(不包括疫情期间的网络会议),培养硕士生7名、博士生2名。已发表论文SCI期刊6篇,包括2篇生物学大类一区(New Phytol与Plant J)论文,已投稿SCI期刊论文1篇(J Exp Bot),几乎所有论文(除1篇外)均为第一标注。
拟南芥类受体激酶HSL1调控种子寿命的功能与作用机制研究
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批准号:31870304
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2018
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负责人:陈喜文
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依托单位:
水稻BGlu基因家族成员调控种子寿命的作用与分子机制
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批准号:31571760
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:陈喜文
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依托单位:
生育酚和三烯生育酚对水稻种子寿命的影响及作用机制研究
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批准号:31070273
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2010
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负责人:陈喜文
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依托单位:
国内基金
海外基金