谷氨酰胺合成酶调控拟南芥幼年向成年阶段转变的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770209
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0207.植物生殖与发育
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The juvenile-to-adult transition in plants is a vital developmental process in that it regulates plant response to abiotic and biotic stress, establishment of plant architecture, plant secondary metabolism, and other numerous physiological and biochemical pathways. miR156 is the master regulator of this developmental process, and its expression is regulated by both endogenous and exogenous factors. However, how miR156 is regulated by exogenous factors and the function of these exogenous factors in the juvenile-to-adult transition remain elusive. In a forward genetic screen, we identified that loss-of-function mutation in the Arabidopsis gene glutamine synthetase 2 (GS2) exhibited a delayed vegetative phase change phenotype. In this study, we will study the molecular mechanism of GS2-mediated regulation of miR156 expression and the function of interplay between N and C assimilation and metabolism in the regulation of juvenile-to-adult transition in Arabidopsis using a combination of forward and reverse genetics, molecular biology, physiology and biochemistry and genomics. Our research here will provide a basis to further understand the mechanism underlying the regulation of miR156 and the juvenile-to-adult transition in plants.
植物幼年向成年阶段转变调控植物对生物与非生物胁迫响应、植物株型建成及植物次级代谢产物合成等多种生理、生化途径,是一个非常重要的发育过程。miR156是调控植物幼年向成年阶段转变的主控因子,其表达受内外因子调控。然而环境因子是如何调控miR156的表达以及这些因子如何在植物幼年向成年阶段转变中发挥功能还不是很清楚。本项目将以筛选到的具有幼年向成年阶段转变延迟表型的拟南芥谷氨酰胺合成酶2缺失突变体 (glutamine synthetase 2, GS2)为研究对象,采用正反向遗传学、分子生物学、生理生化及基因组学的方法来研究GS2介导的N同化与代谢途径调控miR156表达的分子机制以及N代谢途径如何与C代谢途径互作协调来调控拟南芥幼年向成年阶段转变。该研究结果将为今后深入了解植物miR156表达调控以及幼年向成年转变的分子机理提供基础。

结项摘要

植物幼年向成年阶段转变调控植物对生物与非生物胁迫响应、植物株型建成及植物次级代谢产物合成等多种生理、生化途径,是一个非常重要的发育过程。miR156是调控植物幼年向成年阶段转变的主控因子,其表达受内外因子调控。然而环境因子是如何调控miR156的表达以及这些因子如何在植物幼年向成年阶段转变中发挥功能还不是很清楚。本项目以筛选到的具有幼年向成年阶段转变延迟表型的拟南芥谷氨酰胺合成酶2缺失突变体(glutamine synthetase 2,GS2)为研究对象,采用正反向遗传学、分子生物学、生理生化及基因组学的方法研究了GS2调控miR156表达的分子机制。结果表明,gs2中miR156成熟体含量及其主效前体MIR156A和MIR156C的表达水平皆显著上调,miR156靶基因SPL9下调,SPL9的直接下游靶基因MIR172B及成熟体miR172均显著下调。遗传分析证实miR156位于GS2下游,GS2通过调控miR156的表达进而调控拟南芥营养生长阶段转变。对gs2转录组分析发现,GA合成途径基因GA20OX1表达显著下降,而GA降解代谢途径基因Ga2OX4表达显著上升。相应地,GA1,GA3,GA4三种活性GA在gs2中均显著下降。GA3喷施gs2可部分回复其幼年向成年阶段转变延迟的表型。利用H3K4me3及H3K27me3抗体ChIP分析发现,在gs2中H3K4me3在MIR156A和MIR156C前体启动子上有显著富集,而H3K27me3修饰却显著降低。说明GS2通过调控MIR156A和MIR156C前体启动子位点上组蛋白的修饰来调控miR156前体的转录。该研究结果为今后深入了解植物miR156表达调控以及幼年向成年转变的分子机理提供了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Epigenetic Regulation of Juvenile-to-Adult Transition in Plants.
植物幼年期向成年期转变的表观遗传调控
  • DOI:
    10.3389/fpls.2018.01048
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Xu Y;Zhang L;Wu G
  • 通讯作者:
    Wu G
Reprogramming of Histone H3 Lysine Methylation During Plant Sexual Reproduction.
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  • DOI:
    10.3389/fpls.2021.782450
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Fang H;Shao Y;Wu G
  • 通讯作者:
    Wu G
ABI5 acts downstream of miR159 to delay vegetative phase change in Arabidopsis
ABI5 作用于 miR159 下游,延迟拟南芥营养期变化
  • DOI:
    10.1111/nph.17371
  • 发表时间:
    2021-04-29
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Guo, Changkui;Jiang, Youqi;Wu, Gang
  • 通讯作者:
    Wu, Gang
Age-dependent heteroblastic development of leaf hairs in Arabidopsis
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Xu Yunmin;Qian Zhiyuan;Zhou Bingying;Wu Gang
  • 通讯作者:
    Wu Gang
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Plant Molecular Biology
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Zhang Hui;Zhang Lu;Han Junyou;Qian Zhiyuan;Zhou Bingying;Xu Yunmin;Wu Gang
  • 通讯作者:
    Wu Gang

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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