课题基金 / 基金详情

新疆固沙先锋植物羽毛针禾糖转运蛋白SWEET参与沙套发育的机制研究

批准号:
32060082
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
李榕
依托单位:
学科分类:
植物资源保护与利用
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李榕

项目摘要

结项摘要

相似基金

相关文献

中文摘要
羽毛针禾是重要的沙漠先锋植物,根具沙套,能保护根系、增加耐热性,对于固定流动沙丘从而起到防风固沙、适应沙漠干旱环境等方面发挥着重要作用。目前为止关于植物自身参与沙套发育形成的机制还未见报道。我们前期研究中发现:糖代谢是最重要的调控沙套发育的因素之一,糖转运蛋白基因SpSWEET与沙套发育密切相关。故本项目旨在研究羽毛针禾糖转运蛋白基因SpSWEET在沙套发育过程中的重要功能,重点分析其对根毛发育及糖组分和含量的影响,探索其参与GA信号调控沙套发育的机制。拟开展如下工作:SpSWEET基因及其启动子的克隆和表达特征分析;SpSWEET蛋白的亚细胞定位分析;SpSWEET在拟南芥突变体中的功能互补分析;SpSWEET在沙套发育中的功能分析;SpSWEET参与糖转运的功能分析;SpSWEET参与GA信号转导路径的调控分析。本研究为解析羽毛针禾沙套的形成及其适应极端干旱的机制提供重要参考。
英文摘要
Stipagrostis pennatais is an important desert pioneer plant and plays significant roles in sand-fixing and extreme-drought environment adaptation, by its special rhizosheaths to protect the roots and increase the heat-tolerance. Currently, studies on the mechanism of rhizosheath formation from the plant itself aspect are rarely reported. Our previous results showed that glucose metabolism is one of the most important factors in regulating the development of rhizosheath, and that the sugar transporter gene SpSWEET is closely related to rhizosheat formation. Thus, the purpose of this project is to study the important function of SpSWEET in rhizosheath development, with the focus on analyzing the effects of SpSWEET on root hair development and sugar composition and content, and to explore the mechanism of SpSWEET regulating rhizosheath formation by participating in GA signaling. The following investigations are planned to be performed: cloning and expression characteristics analysis of SpSWEET gene and the promoter; subcellular localization of SpSWEET protein; genetic complementary analysis of SpSWEET in Arabidopsis T-DNA insertion mutants; functional analysis of SpSWEET in rhizosheath development and sugar transport; regulatory analysis of SpSWEET involving in GA signal transduction pathway. This study will provide an important references for understanding the important function of SpSWEET in rhizosheath formation and for elucidating the mechanism of S. pennatais plants adaptating the extreme-drought environment.
新疆是典型的干旱、半干旱地区,是我国沙漠化土地面积最大、分布最广、受害最严重的地区。羽毛针禾是重要的沙漠先锋植物,其根具有特殊的沙套结构,对于其发挥防风固沙、适应沙漠干旱环境等功能具有关键作用。到目前为止关于植物自身参与沙套发育形成的机制还未见报道。根毛和粘液是羽毛针禾沙套形成的关键因素,前期沙套发育转录组分析显示SpSWEET基因与沙套发育密切相关。本项目主要进行羽毛针禾糖转运蛋白基因(SpSWEET)的功能分析及其参与沙套发育的机制探究。成功克隆该家族基因并进行SpSWEET13基因的深入研究,该基因CDS全长为897 bp,编码299个氨基酸的多肽,含有典型的MtN3_slv跨膜结构域;亚细胞定位显示SpSWEET13定位在细胞膜上;基因表达分析发现SpSWEET13在沙套发育第二阶段(R60,沙套快速形成阶段)和第三阶段(R90,沙套发育的成熟阶段)显著高表达,在植物组织根和节中的表达量较高,干旱处理时间下SpSWEET13基因的表达水平随着处理时间的增加而显著增加,表明SpSWEET13在干旱胁迫的反应中起着重要作用。同时,构建植物表达载体35S::SpSWEET13,经过转化获得SpSWEET13过表达和SpSWEET13-Atsweet13突变体回补拟南芥植株,利用WT、SpSWEET13、Atsweet13、SpSWEET13-Atsweet13四种拟南芥材料进行SpSWEET13促进植物根系发育和土壤粘附的功能分析,SpSWEET13植物根系粘性最强,而Atsweet13的粘性最弱,SpSWEET13-Atsweet13没有显著差异。这些结果表明,SpSWEET13可以促进植物根系发育和土壤粘附。另外,本研究克隆获得SpSWEET13的启动子pSpSWEET13,该启动子具有较高的活性,并响应赤霉素和干旱处理的诱导表达;3个赤霉素通路转录因子SpPIF3-L1-3的表达受到赤霉素和干旱的诱导,同时SpPIF3-L1-3能够与pSpSWEET13相互作用。以上研究结果充分说明转录因子SpPIF3-L1-3很有可能介导赤霉素通过对SpSWEET13启动子的调控参与羽毛针禾沙套的发育以及对干旱的适应机制。本研究对于深入探究植物沙套的形成和适应干旱的机制具有重要的意义。
国内基金
海外基金