类受体激酶GSO1响应盐胁迫的分子机制研究
批准号:
32070301
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杨永青
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨永青
中文摘要
盐胁迫是限制农作物生产的重要环境因素。类受体激酶是一类在感受、传递环境信号方面起重要作用的蛋白激酶,但是,关于类受体激酶参与盐胁迫信号转导方面的报道较少。我们通过对拟南芥类受体激酶T-DNA插入突变体库盐表型筛选,发现一个盐敏感的突变体gso1。GSO1回补株系完全恢复gso1的盐表型。为了研究GSO1参与盐胁迫响应的分子机制,我们通过免疫共沉淀串联质谱发现SOS2与GSO1互作。磷酸化实验显示,GSO1磷酸化SOS2。gso1中SOS2的激酶活性降低。MST实验发现,GSO1的胞外域与Na+结合。并且,盐胁迫下SOS2进入细胞核。gso1中一些盐诱导基因的表达下降。我们推测,盐胁迫下GSO1可能感受胞外Na+,其胞内激酶结构域磷酸化并激活SOS2,进而调控SOS2参与的盐胁迫信号转导。因此,我们拟通过生理、生化和遗传等手段,开展相关的实验,以期阐明GSO1响应盐胁迫的分子机制。
英文摘要
Salt stress is an important environmental factor restricting crop production. Receptor-like kinases are a class of protein kinases that play an important role in sensing and transmitting environmental signals. However, there are few reports about receptor-like kinases involved in salt stress signal transduction. We screened the salt phenotype of the Arabidopsis receptor kinase T-DNA insertion mutant library and found a salt-sensitive mutant gso1. The GSO1 complementary line completely restored the salt phenotype of gso1. In order to study the molecular mechanism of GSO1 participating in response to salt stress, we found a candidate protein SOS2 that interacts with GSO1 by co-immunoprecipitation and mass spectrometry. Phosphorylation experiments showed that GSO1 phosphorylates SOS2. The kinase activity of SOS2 is reduced in gso1. MST experiments found that the extracellular domain of GSO1 binds to Na+. Moreover, SOS2 enters the nucleus under salt stress. The expression of some salt-induced genes in gso1 decreased. We speculate that GSO1 may sense extracellular Na+ under salt stress, and its intracellular kinase domain phosphorylates and activates SOS2, which in turn regulates the salt stress signaling involved in SOS2. Therefore, we intend to carry out relevant experiments through physiological, biochemical and genetic means, in order to clarify the molecular mechanism of GSO1 response to salt stress.
土壤中高浓度的盐是影响全球农业生产的主要非生物胁迫因素之一。盐胁迫通常对植物造成渗透胁迫和离子胁迫。植物在长期的进化过程中, 已形成相应的机制来适应盐胁迫, 可以通过控制对盐离子的吸收、增加盐离子的外排和将盐离子区隔化于液泡来减少盐离子对细胞的危害。然而, 对于植物是如何感受盐胁迫的以及植物是否具有Na+感受器或受体, 这些问题目前还不清楚。我们前期的研究发现gso1突变体对盐敏感表型。和野生型Col-0相比, 盐胁迫下gso1幼苗根部和地上部均积累了更多的Na+, 这暗示着GSO1可能参与了根部与地上部之间Na+的运输过程。.为了研究GSO1参与盐胁迫响应的分子机制, 通过亲和纯化串联质谱找到了一个与GSO1互作的候选蛋白SOS2。通过Co-IP和BiFC实验, 在植物体内验证了GSO1与SOS2的相互作用。通过在酵母中重建SOS系统, 发现GSO1通过调控SOS2的活性来调节SOS1的活性, 而这个过程并不依赖钙结合蛋白SOS3。失活形式的GSO1不能在酵母体系中激活SOS途径, 表明GSO1的激酶活性对于SOS途径的调节是必要的。体外条件下, GSO1和SOS2都是有活性的蛋白激酶, 具有自磷酸化和底物磷酸化活性。体外磷酸化实验显示, GSO1可以磷酸化SOS2, 但SOS2不能磷酸化GSO1。盐处理下, 植物体内gso1中的SOS2激酶活性低于野生型。体内和体外的激酶实验表明, GSO1确实调控了SOS2蛋白的激酶活性。进一步的质谱分析发现, GSO1磷酸化SOS2第16位的苏氨酸, 而SOS2的第16位突变会改变SOS2的激酶活性。通过对gso1 sos2、gso1 sos3和gso1 scabp8双突变体的表型分析也证明, GSO1与SOS2在遗传上存在相互作用, 并且通过不依赖于SOS3和SCaBP8的途径来调控SOS途径的活性。另外, 在gso1突变体中一些盐胁迫诱导标记基因的表达下降, 这表明GSO1在盐胁迫响应过程的上游发挥了重要作用。.综上所述, 类受体激酶GSO1是拟南芥盐胁迫响应过程中的一个正调控因子。GSO1通过与蛋白激酶SOS2相互作用并激活SOS2, 从而调节了SOS1的Na+转运活性。本研究发现了一个新的不依赖于Ca2+激活SOS途径的过程, 也为更好地理解植物对Na+的运输提供了线索。
植物质膜H+-ATPase活性“自抑制”状态维持及解除的分子机制
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批准号:31872659
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:杨永青
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依托单位:
盐胁迫下植物协同调控质膜H+-ATPase和Na+/H+ antiporter活性的分子机制
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批准号:31670260
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项目类别:面上项目
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资助金额:61.0万元
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批准年份:2016
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负责人:杨永青
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依托单位:
国内基金
海外基金