课题基金 / 基金详情

CUL4-PRL1-MYB43调控拟南芥镉胁迫响应的分子机制

批准号:
32070302
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
曹树青
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:
曹树青

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
前期研究发现,转录因子MYB43可能通过抑制下游靶基因HMA2/3/4的转录来负调节拟南芥镉(Cd)胁迫耐受;此外,还鉴定出MYB43与CUL4-E3复合体识别因子PRL1及CUL4蛋白发生互作,且prl1和cul4功能缺失突变体对Cd胁迫敏感。由此推测:在植物响应Cd胁迫过程中,PRL1识别并通过CUL4-E3复合体促进MYB43蛋白的降解,从而解除MYB43对下游靶基因HMA2/3/4的转录抑制作用并增加其转录水平,进而HMA2和HMA4将植物根部Cd2+通过木质部转运到地上部,而HMA3则将根部和茎部细胞的细胞质中Cd2+转运到液泡中贮存,最终增加植物对Cd胁迫的耐受。本项目拟围绕上述假说展开系统研究,阐明一条植物响应Cd胁迫的信号转导的新通路:CUL4-PRL1-MYB43。该研究不仅有助于揭示植物抗重金属毒害的新机制,而且为植物修复基因工程提供新的基因资源。
英文摘要
It was previously found that the transcription factor MYB43 negatively modulates cadmium (Cd) tolerance in Arabidopsis by inhibiting transcription of HMA2/3/4 genes. In addition, MYB43 was also identified to interact with CUL4-E3 complex substrate receptor PRL1 and core subunit CUL4, and the prl1 and cul4 loss-of-function mutants were sensitive to Cd stress. It is speculated that, in response of plants to Cd stress, CUL4-E3 complex receptor PRL1 could recognize and CUL4-E3 complex promote the degradation of MYB43 protein, thereby abolishing the transcriptional inhibition of HMA2/3/4 genes by MYB43, and increasing their transcriptional levels. HMA2 and HMA4 transport Cd2+ from the roots of plants to the shoots through the xylem, while HMA3 transports Cd2+ in the cytoplasm of root and shoot cells, into the vacuoles to storage, thus improving the tolerance of plants to Cd stress. This project will focus on the above-mentioned hypothesis to reveal a novel signaling pathway for the response of plants to Cd stress: CUL4-PRL1-MYB43. This work not only revealed the novel mechanisms of plant responses to heavy metal stress, but also provided novel genes for phytoremediation genetic engineering.
植物修复基因工程是有效解决土壤重金属镉(Cd)污染的重要途径之一,而其成功关键在于植物Cd耐受基因的发掘和利用。本研究通过正向遗传学途径发现MYB43转录因子负调控植物Cd胁迫耐受。MYB43直接结合HMA2、HMA3和HMA4基因的启动子并抑制其转录,进而调控植物根-叶间的Cd转运。进一步研究发现,MYB43与E3连接酶CUL4-DDB1-PRL1(CRL4PRL1)的底物受体PRL1和支架蛋白CUL4互作,且PRL1和CUL4基因均正向调节植物Cd胁迫耐受。生化分析表明,Cd胁迫下CRL4PRL1促进MYB43蛋白的降解,从而解除其对HMA2、HMA3和HMA4的转录抑制。进一步构建了prl1-3myb43、prl1-3cul4-1、myb43hma2-4hma4-2和prl1-3cul4-1MYB43-GFP等双(三)突变体,并进行Cd胁迫表型分析,遗传上证明了CRL4PRL1-MYB43-HMAs作用于同一信号通路。总之,本项目阐明了一条调控植物Cd胁迫耐受的新的信号通路:CRL4PRL1-MYB43-HMAs。该研究不仅揭示了植物耐受Cd的新机制,而且为利用植物基因工程修复土壤重金属污染提供了新的基因资源和技术途径。. 发表标注该项目SCI论文5篇,包括New Phytologist 2篇、Journal of Hazardous Materials、The Plant Journal、Journal of Experimental Botany各1篇;获授权国家发明专利2项,申请国家发明专利1项;培养博士和硕士研究生8人。
RCD1-WRKYx-bHLH105/bHLH115调控拟南芥缺铁胁迫响应的分子机制
  • 批准号:
    32270272
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    曹树青
  • 依托单位:
拟南芥WRKYa-ATLx-IRT1信号通路调控植物镉耐受的分子机制
  • 批准号:
    31770284
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    曹树青
  • 依托单位:
拟南芥MAN3介导的镉积累和耐受的分子机制研究
  • 批准号:
    31571250
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    曹树青
  • 依托单位:
拟南芥VEW1转录因子调控镉胁迫响应的分子机制
  • 批准号:
    31370295
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    曹树青
  • 依托单位:
国内基金
海外基金