miR824/AGL16模块对拟南芥TPS7/TPS8的分子调控及其生物学效应

批准号:
31700275
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
董殷鑫
依托单位:
学科分类:
C0207.植物生殖与发育
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
于冬梅、张利平、孙弋博、钱富明
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中文摘要
开花转型是植物生殖成功的关键。高等植物开花时间调控机理研究已取得长足进步,如海藻糖可作为年龄途径miR156上游调控开花时间。十字花科特异的miR824/AGL16模块与FLC、SVP等形成异源蛋白复合体并调控下游FT基因来影响拟南芥开花;但此模块参与调控开花时间的机制尚不清楚。ChIP-seq表明AGL16可直接与海藻糖代谢相关TPS7和TPS8染色质互作,而AGL16功能缺失则显著影响二者的表达;故AGL16可能会影响TPS7和TPS8等海藻糖代谢相关基因而间接通过年龄途径调控拟南芥开花。本研究拟确认AGL16对TPS7和TPS8等基因的调控机制,评估TPS7和TPS8等对植物体内糖信号水平的影响,探索miR824/AGL16模块继而通过年龄途径对开花进行调控的可能;从而发现一个AGL16调控开花时间的新分子机理。同时,本项目发现也会对揭示海藻糖代谢的调控机制奠定基础。
英文摘要
Proper timing of flowering is pivotal for plant reproductive success. Main pathways and molecular mechanisms underpinning the regulation of flowering time have been well documented, for instance, trehalose can work upstream of the miR156/SPLs module, the master regulator of aging pathway, to gate the transition from vegetative growth to reproductive growth in Arabidopsis. The Brassicaceae specific miR824/AGL16 module can interact with SVP and FLC, two key players in floral transition, and affect the expression of florigen, FT, to regulate the flowering time in Arabidopsis thaliana. Here, we continue to dissect the molecular and genetic mechanisms by which the miR824/AGL16 module regulating the flowering processes. Our ChIP-seq results showed that AGL16 may interact directly with the chromatin of two trehalose-6-phosphate synthase (TPS) related genes: TPS7 and TPS8, while loss-of-function of AGL16 changed significantly the expression of both genes. In this proposal, we hypothesize that the miR824/AGL16 module may regulate the floral transition via directly controlling the transcription of TPS7/8 hence indirectly through the aging pathway. With a series of molecular genetic tools we will figure out the regulation mechanism of AGL16 on the transcription of TPS7 and TPS8. We will then test the variation of sugar metabolism following the functional change of TPS7/8. Following by, the genetic effect of the molecular interaction between miR824/AGL16 and TPS7/8 will be evaluated to find out the mechanism for miR824/AGL16 in regulating flowering. These efforts should not only detail the molecular genetic networks in flowering time control but also shed light on the mechanisms of sugar metabolism regulation.
海藻糖-6-磷酸(trehalose-6-phosphate, T6P)在植物体中是蔗糖水平的信号和稳态调控因子,影响植物开花、胚的发生和地上部分枝等发育过程。T6P合成酶(trehalose-6-phosphate synthase, TPS)是T6P合成的关键酶。拟南芥基因组中的11个TPS家族成员(TPS1~11),根据基因结构的差异,可分为两大类(Class I: TPS1~4; Class II: TPS5~11)。其中,以TPS1基因功能的研究最为深入,目前被证实具有T6P合成酶活性,能够通过年龄途径影响植物的开花时间,其突变可以导致胚败育等。但是,对II类TPS的功能知之甚少。本项目即利用一系列分子遗传学手段来探索TPS7/TPS8影响植物开花时间的分子机制。主要结果包括:. 1)TPS7基因能够影响拟南芥的开花时间。tps7突变体开花时间比野生型晚,与此相一致的,TPS7过表达系的开花时间早于野生型 。. 2)TPS8基因在影响开花时间上与TPS7有功能冗余。TPS8过表达系的开花时间也早于野生型,但tps8突变体与野生型相比没有显著差异。tps7 tps8双突的开花时间则比野生型甚至各单突都晚,表明TPS7和TPS8功能上具有冗余现象。. 3)TPS7和TPS8能够部分恢复tps1-11的晚花效应。TPS7和TPS8的过表达系分别与TPS1的弱突变体tps1-11(晚花但非致死)进行杂交,能使得该突变体的开花时间显著提早。. 4)AGL16能够结合在TPS7和TPS8的启动子区并调控其表达。ChIP-seq方法证实AGL16能够直接结合到TPS7和TPS8的转录调控区,ChIP-PCR也进一步确认了具体的互作区域。agl16-1 突变体中,TPS7和TPS8 基因的表达量明显提高。报告基因GUS染色和LUC瞬时转化烟草的方法也都表明AGL16对TPS7和TPS8的表达具有抑制作用。. 5)TPS7和TPS8可能通过年龄途径调控开花时间。qRT-PCR方法鉴定发现年龄途径中的SPLs基因在tps7和tps8突变体中的表达与野生型有差别,表明TPS7、TPS8可能通过影响年龄途径相关基因的表达进而影响植物开花时间的。不过,该部分工作尚在进一步重复中。
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