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褪黑素调控黄瓜低温胁迫过程中特异响应的MAP激酶的鉴定及功能研究

批准号:
32060711
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
张腾国
依托单位:
学科分类:
设施园艺学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张腾国

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
褪黑素(Melatonin)对提高植物逆境胁迫耐受性具有重要作用,是保护植物减轻逆境胁迫伤害的重要分子。研究发现,褪黑素通过促分裂原活化蛋白(MAP)激酶信号途径影响植物天然免疫,提高植物抗逆性,但该信号途径在褪黑素提高植物抗逆性过程中的作用机制知之甚少。本项目以黄瓜为材料,分析MAP激酶信号途径对褪黑素调控黄瓜低温胁迫过程的响应,鉴定特异响应的MAP激酶;研究特异MAP激酶在褪黑素调控植物低温胁迫过程中对活性氧(ROS)积累的影响以及H2O2对特异MAP激酶调节,明确特异MAP激酶与ROS的调节关系;探究在褪黑素调控植物低温胁迫过程中,特异MAP激酶对低温响应基因表达的调控以及对光合作用的影响。项目以MAP激酶的参与和功能探究为切入点,阐释褪黑素诱导的植物抗逆信号传导机制,揭示褪黑素调节植物低温胁迫的分子机理,为褪黑素更好地应用于植物胁迫保护提供理论支持。
英文摘要
Melatonin plays an important role in improving the tolerance of plants to stress, and it is an important molecule to protect plants from stress damage. Studies have found that melatonin affects plant natural immunity and enhances plant stress resistance through mitogen-activated protein (MAP) kinase signaling pathway, however, little is known about the mechanism of this signal pathway in the process of melatonin's improvement of plant stress resistance. In this project, cucumber was used as the material to analyze the response of MAP kinase signaling pathway to melatonin's regulation of low temperature stress in cucumber, and to identify the specific response MAP kinase. To study the effects of specific MAP kinase on the accumulation of reactive oxygen species (ROS) and the regulation of H2O2 on specific MAP kinase in the process of regulating low temperature stress of plant by melatonin, clarify the regulatory relationship between the specific MAP kinase and ROS. To investigate the specific MAP kinase’s regulation of gene expression in response to low temperature stress and effects on photosynthesis in the process of melatonin regulating low temperature stress in plant. The project takes the participation and functional exploration of MAP kinase as an entry point, the melatonin-induced plant stress-resistant signaling mechanism is explained, and the molecular mechanism of melatonin regulating plant low temperature stress is revealed, which provides theoretical support for the better application of melatonin in plant stress protection.
本项目探究了MAP激酶级联途径对褪黑素调控黄瓜低温胁迫过程的响应,以及褪黑素调控黄瓜低温胁迫过程中,MAP激酶与Ca2+、NO、H2S等信号分子的相互作用,为褪黑素调控植物逆境胁迫耐受的分子机制提供参考依据,取得以下结果:1、外源褪黑素和CaCl2预处理提高低温胁迫下黄瓜幼苗中渗透调节物质的含量和根系活力,表明褪黑素和Ca2+信号在黄瓜幼苗响应低温胁迫过程中发挥着重要的作用。外源褪黑素和CaCl2预处理能够通过维持氧化还原稳态和光合作用水平以及调控ICE-CBF-COR和MAPK级联途径来提高黄瓜幼苗耐寒性,褪黑素发挥功能的过程依赖于Ca2+/CPKs信号途径。外源褪黑素在提高黄瓜幼苗耐寒性过程中Ca2+/CPKs与MAPK级联途径间存在相互作用。褪黑素与MAPK级联抑制剂(U0126)的复合处理显著影响褪黑素对低温下CPKs家族成员基因表达的调控作用;褪黑素与钙信号的阻断剂或CPKs抑制剂的复合处理同样改变褪黑素对低温下MAPK级联途径基因(MAPK3、MAPK6、MAPK9)表达的调控作用,褪黑素与钙信号阻断剂或CPKs抑制剂的复合处理明显抑制褪黑素对低温胁迫下MAPK6蛋白表达的诱导作用,降低了MAPK6蛋白表达水平,表明褪黑素诱导低温胁迫下MAPK6蛋白表达的过程依赖于Ca2+/CPKs信号途径,Ca2+/CPKs信号途径与MAPK级联途径相互作用,协同参与褪黑素调控黄瓜幼苗耐寒性的过程。我们的研究还发现,外源褪黑素同样诱导低温胁迫下油菜中MAPK3/6基因的表达,NO和Ca2+通过激活MAPK级联途径参与外源褪黑素提高油菜幼苗耐寒性的过程。2、MAPK6除了参与褪黑素调控黄瓜幼苗耐寒性的过程,同样参与褪黑素调控黄瓜耐盐性过程,在褪黑素调控黄瓜耐盐性的信号转导过程中,通过L/DCD途径产生的H2S会与NO相互作用,调控下游的MAPK6,进而提高光合效率和抗氧化防御能力。3、外源褪黑素可以通过调控TOR激酶和IAA信号来增强黄瓜幼苗的抗氧化防御能力,降低ROS水平和膜脂损伤程度,维持渗透平衡稳态以及提高光合效率,从而削弱低温对植株的不利影响,增强黄瓜幼苗对低温胁迫的耐受性。
NADPH氧化酶参与非生物胁迫应答及其分子调控机制研究
  • 批准号:
    31460099
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    53.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张腾国
  • 依托单位:
油菜BnICE1基因与MAP激酶信号途径在调控植物耐寒性中的相互作用研究
  • 批准号:
    31160089
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    张腾国
  • 依托单位:
油菜MAP激酶途径响应环境胁迫的调控
  • 批准号:
    30960065
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    张腾国
  • 依托单位:
国内基金
海外基金