BR信号和光周期通过BIN2-BES1-ELF3分子模块协同调控拟南芥花期的分子机制
批准号:
32100272
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李涛涛
依托单位:
学科分类:
植物激素与生长调节物质
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李涛涛
中文摘要
花期是关键的农艺性状,对植物产量和品质有着重要影响,也是目前植物发育生物学研究的热点。促生长激素油菜素内酯(BR)在调控植物生长发育和响应逆境胁迫信号过程中有重要作用,然而,BR调控植物由营养生长向生殖生长转变的作用机理知之甚少,因此阐明BR如何协同光信号精准调控花期的分子机制,将为农作物产量提供重要的理论指导。项目前期结果表明:BR信号在BIN2和BES1两个关键节点参于花期调控,BIN2负调控而BES1正调控花期;通过蛋白互作筛选发现BIN2和BES1都能与早花基因ELF3互作,在此基础上,通过分子生物学和生物化学手段,建立BIN2介导BR信号和光周期信号在精准调控花期方面的调控模型;另外,通过高通量测序和生物化学手段解析BES1介导BR信号与光周期信号交叉互作的分子机制,研究结果为将来提高农作物产量提供理论指导。
英文摘要
Flowering is a crucial agronomic trait, which has an important effect on plant yield and quality. The research of flowering is also important for plant developmental biology. Brassinosteroids (BRs), as the major growth-promoting hormones, plays a key role in regulating plant growth and in response to stresses stimulus. However, little is known about the mechanism of BR involved in the vegetative to reproductive transition. Thus, to elucidate the molecular mechanism of how BR coordinates with photoperiods to accurately regulate flowering is essential to increase crop yields. Our preliminary results indicated that the BR signaling is involved in the regulation of flowering at the key points of BIN2 and BES1, BES1 positively regulated the flowering but BIN2 in reverse. Besides, by screening protein-protein interaction, it was found that BIN2 or BES1 can both interact with ELF3, which is a flowering-promoting gene. Therefore, our study plan to establish a regulation mode of BIN2-mediated BR signaling and photoperiod in regulating flowering by molecular biology and biochemistry methods. In addition, we will also explore the molecular basis of the cross-interaction of BES1 mediated BR signaingl and photoperiod by high-throughput sequencing and biochemistry methods. Our data will provide some clues to the theoretical guidance for further improvement of crop yield.
植物的花期调控是其生长发育过程中的重要环节,涉及光照、温度及内源激素等多种环境因素的相互作用。近年来,BR(油菜素内酯)信号转导途径在植物生长与发育中的作用逐渐受到重视。研究表明,BIN2作为BR信号途径中的关键负调控因子,在植物花期调控中扮演重要角色。本项目旨在揭示BIN2如何通过与ELF3、ELF5等转录因子的相互作用,最终影响FT基因的表达,从而调控植物的花期发育。本项目的主要研究内容:(1)建立BIN2介导BR信号和光周期信号在精准调控花期方面的调控模型;(2)解析BES1介导BR信号与光周期信号交叉互作的分子机制。重要研究结果和关键数据:(1)BR主要依赖于BIN2蛋白激酶负向和核心转录因子BES1正向调控花期;(2)BIN2能够直接与ELF3和ELF5蛋白相互作用,磷酸化ELF5;(3)通过转录组和,主要解析ELF5通过FT基因直接影响花发育;(4)BES1转录因子直接调控ELF3和ELF5,并通过ELF3和ELF5影响FT基因的表达;本项目的研究揭示了植物花期调控过程中的复杂机制,尤其是BIN2、BES1、ELF3和ELF5之间的相互作用网络,推动了对BR信号转导路径在植物生长发育中作用的理解。这一研究不仅为理解植物适应环境变化提供了新视角,还为作物的遗传改良与高效栽培实践提供了理论基础,具有重要的应用价值与科学意义。通过深入分析这些调控机制,能够为未来的植物生物技术发展提供新的思路和策略。
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