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DMI3/IPD3-DELLA-NSP1/NSP2蛋白复合体调控根瘤共生分子机制的研究

批准号:
31700208
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
金越
依托单位:
学科分类:
植物光合与固氮
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
卢洁阳、陈慧茹

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
根瘤共生中,DMI3磷酸化IPD3,解码钙震荡,从而起始植物与根瘤菌的共生。最新的研究发现DELLA蛋白可以连接DMI3/IPD3和NSP1/NSP2转录因子复合体激活下游根瘤响应基因的表达,并且DELLA蛋白可以增强DMI3对IPD3的磷酸化,但是这种磷酸化水平的提高在根瘤共生中的作用以及DELLA调节DMI3/IPD3和NSP1/NSP2转录活性的分子机理都不清楚。本项目拟通过ChIP-seq技术分析在IPD3, NSP1和/或DELLA存在与否的条件下,IPD3和NSP1调节的基因及其差异;通过瞬时转录激活和毛根转化等手段研究DELLA协调DMI3/IPD3和NSP1/NSP2蛋白复合体转录活性的分子机制;通过质谱技术鉴定IPD3的磷酸化位点,运用点突变、酵母三杂等实验手段分析受DELLA调控的磷酸化位点在根瘤共生中的功能与作用机理。为豆科植物根瘤共生固氮的分子改良提供科学依据。
英文摘要
In Legume-Rhizobium symbiosis, DMI3 phosphorylates IPD3 and initiates rhizobial symbiosis. Our latest results showed that DELLA proteins can bridge the DMI3/IPD3 and NSP1/NSP2 complexes to activate the expression of nodulation specific genes, and enhance the phosphorylation of IPD3 by DMI3. However, the role of the increased phosphorylation of IPD3 by DELLA, and the mechanism by which DELLAs coordinate DMI3/IPD3 and NSP1/NSP2 to regulate the expression of downstream genes are still unknown. In this project, ChIP-seq technique will be employed to identify the differential genes expressed in the absence or presence of DELLAs, IPD3 and NSP1, and to explore molecular mechanisms how DELLAs coordinate DMI3/IPD3 and NSP1/NSP2 complexes to promote the genes expression; We will use mass spectrometry to identify the phosphorylation sites of IPD3 by DMI3, Y3H and CoIP to examine the effect of these phosphorylation sites to the complex stability. The aim of this research is to elucidate the molecular mechanism underlying the DMI3/IPD3-DELLA-NSP1/NSP2 complex-regulated gene expression, and to provide theoretical support for improving symbiotic nitrogen fixation of legume root nodules.
豆科植物可以与根瘤菌或丛枝菌根真菌形成共生互利关系。这一关系的建立是由一组共用的共生调控信号通路的基因控制的。共生信号传导途径的中心是钙振荡激活DMI3/IPD3蛋白复合物的形成,从而激活根瘤的发生或菌根共生。前期研究发现DELLA蛋白可以增强DMI3对IPD3的磷酸化。本项目通过蛋白质谱的实验鉴定到IPD3的3个新的磷酸化位点,加上已报道的5个,一共是8个磷酸化位点。为了验证新鉴定的磷酸化位点在根瘤共生中的重要性,我们在蒺藜苜蓿中转化了模拟去磷酸化的IPD3突变版本(把磷酸化位点的丝氨酸S或苏氨酸残基T突变成丙氨酸A),毛根转化的结果显示这三个位点的单去磷酸化后的根上均可以形成粉红色的根瘤,并且根瘤的数量和形态与对照并无不同。我们进一步构建了模拟多位点磷酸化的突变版本(用天冬氨酸D取代丝氨酸/苏氨酸可模拟蛋白质的磷酸化状态),结果发现IPD3-2D版本(S50,S155)可以恢复ipd3l ipd3-2双突变体上的根瘤表型,而IPD3-8D却降低了ipd3l ipd3-2突变体上的结瘤数量,进一步定量PCR和转录激活的实验表明IPD3-8D的转录活性受到严重的抑制,说明IPD3的磷酸化水平精细调节其转录激活活性。另外,我们通过进化树分析鉴定到一个IPD3的同源基因,IPD3L基因。ipd3l的单突变体可以形成正常的侵染线和根瘤,而ipd3l ipd3-2双突变体则完全不能触发侵染线和根瘤原基的形成,为验证IPD3的磷酸化位点的功能提供良好的遗传材料。有趣的是,IPD3的磷酸化版本(IPD3-2D)在dmi3-1和dmi2-1的根上触发根状自发结瘤,但在野生型或ipd3l ipd3-2植物的根上则形成正常的自发结瘤。这些结果表明,除了IPD3和IPD3L之外,在DMI3的下游可能还有另外一个新的遗传组分或者IPD3新的磷酸化位点调控根瘤和菌根共生。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
OsERF101, an ERF family transcription factor, regulates drought stress response in reproductive tissues
OsERF101 是一种 ERF 家族转录因子,调节生殖组织的干旱应激反应
DOI: 10.1007/s11103-018-0762-5
发表时间: 2018-09-01
期刊: PLANT MOLECULAR BIOLOGY
影响因子: 5.1
作者: [Jin, Yue, Pan, Weiyang, Ge, Xiaochun]
通讯作者: Ge, Xiaochun
Genome-wide identification and characterization of small auxin-up RNA (SAUR) gene family in plants: evolution and expression profiles during normal growth and stress response.
植物中生长素小 RNA (SAUR) 基因家族的全基因组鉴定和表征:正常生长和胁迫反应期间的进化和表达谱
DOI: 10.1186/s12870-020-02781-x
发表时间: 2021-01-06
期刊: BMC plant biology
影响因子: 5.3
作者: [Zhang H, Yu Z, Yao X, Chen J, Chen X, Zhou H, Lou Y, Ming F, Jin Y]
通讯作者: Jin Y
IPD3 and IPD3L Function Redundantly in Rhizobial and Mycorrhizal Symbioses.
IPD3 和 IPD3L 在根瘤菌和菌根共生中发挥冗余作用
DOI: 10.3389/fpls.2018.00267
发表时间: 2018
期刊: Frontiers in plant science
影响因子: 5.6
作者: [Jin Y, Chen Z, Yang J, Mysore KS, Wen J, Huang J, Yu N, Wang E]
通讯作者: Wang E
5'UTR介导的TMSL翻译起始效率控制水稻温敏不育的机制研究
  • 批准号:
    32570391
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    金越
  • 依托单位:
赤霉素在水稻雄蕊发育中的功能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    金越
  • 依托单位:
国内基金
海外基金