课题基金 / 基金详情

植物RETINOBLASTOMA-RELATED (RBR)蛋白网络调控根尖干细胞损伤修复的分子机制

批准号:
32070874
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
周文焜
依托单位:
学科分类:
干细胞基础研究
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
周文焜

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
植物通过调节其生长发育和抗性响应,以应对外界环境中的生物与非生物胁迫。根的生长依赖于根尖干细胞的持续分裂活性。根干细胞如何响应环境信号并对损伤进行修复以调控根的适应性生长?我们运用激光切除根尖干细胞和部分切除根尖分生组织的方法诱导干细胞进行损伤修复,发现了损伤诱导的茉莉酸途径调控根尖干细胞损伤修复的分子调控网络。植物RBR(RETINOBLASTOMA-RELATED)蛋白是视网膜神经胶质瘤易感蛋白RB的同源蛋白,其位于该分子调控网络的下游。然而我们对RBR调控根尖干细胞损伤修复的分子机制仍然不清楚。本项目前期发现RBR保守位点突变造成损伤修复缺陷,我们拟通过筛选RBR保守位点的互作蛋白,结合细胞,遗传,生化等手段探索互作生物学意义,进一步解析RBR蛋白网络调控根尖干细胞损伤修复的分子机理,从而更好的了解植物是如何平衡生长发育和抗性响应之间的关系,也将为作物根系的改良和育种提供理论基础。
英文摘要
Plants are sessile and have to respond to environmental challenges by reallocating resources between growth, response to biotic/abiotic stress, and defense. Root growth and development relies on the continuous division activity of stem cells in the root apical meristem. It remains an open question how root stem cells respond to environmental signals, and repair wounding/damage tissues to regulate the adaptive growth of roots. In previous studies, we performed laser ablation of root stem cell niche and partial resection of root apical meristem to induce wound healing and wounding induced regeneration, and we reveal a jasmonate signaling network which activates the root stem cells and promotes wound healing and regeneration. In addition, we reveal that the conserved RBR (RETINOBLASTOMA-RELATED) protein, plant homolog of the human tumor suppressor Retinoblastoma (RB) protein, is downstream of this molecular network. Nevertheless, the molecular mechanism of RBR in root stem cell wound healing remains elusive. Our recent studies reveal that point mutation of RBR (RBRn849f, Asn to Phe, conserved between plants and animals) leads to severe wound healing defect in root stem cells. In this project, we plan to combine cell biology, genetics, molecular biology and biochemistry, to screen for RBR interacting proteins through the RBRn849 conserved site, and reveal the biological function and molecular mechanisms of root stem cell wound healing by RBR and its interaction proteins. With this aim, we can better understand how plants balance growth and development with stress responses. It will also provide resources and theoretical basis for crop root improvement and breeding.
植物分生组织对各类损伤胁迫,如DNA损伤等胁迫极为敏感。本项目围绕关键科学问题开展研究工作:植物根尖干细胞如何应对损伤和响应外界损伤信号,并进行损伤修复,进而调控根的适应性生长。植物RBR(RETINOBLASTOMA-RELATED)蛋白,是人视网膜神经胶质瘤易感蛋白(RB)的同源蛋白,之前的研究主要关注其细胞分裂负调控因子的作用功能。我们前期研究发现了动植物中结构保守的RBR蛋白既调控了植物根尖干细胞的维持,也参与了根尖干细胞的损伤修复。但是我们对RBR蛋白如何调控根尖干细胞损伤修复的分子机制仍然不清楚。..研究发现,通过在RBR的B-pocket结构域中使用N849F替换突变,其破坏了与LXCXE基序蛋白的结合,对于根尖分生组织活性而言,这种相互作用的缺失在未受DNA损伤的条件下不是必须的,但在DNA损伤试剂的毒性应激下是必需的。之前的研究发现,NAC044是一类促进生长停滞和PCD的转录因子。本项研究进一步发现,NAC044能够被RBR招募并在DNA损伤foci积累,并通过LXCXE基序与RBR结合。实验结果表明,RBR与LXCXE蛋白质的相互作用对于植物抵御DNA损伤至关重要,并且NAC044-RBR相互作用在调节细胞死亡中发挥关键作用。RBR与NAC044相互作用是协调RBR在DDR中的双重作用的关键,并且这种相互作用可能有助于将DNA修复的成功与否转化为细胞生存的决策。本研究加深了我们对根尖分生组织DNA损伤响应机制的深入理解,并揭示了RBR及其互作蛋白(含LXCXE基序蛋白)在其中的关键作用。另外,我们也探究了RBR-NAC044模块参与盐胁迫调控根尖分生组织活性的分子机制。..项目取得了一系列研究成果,共发表标注该项目资助的论文8篇,其中Plant J一篇,Dev Cell一篇,Mol Plant一篇,JIPB一篇,Curr Opin Plant Biol一篇。项目负责人周文焜于2021年获得国家海外高层次人才青年项目优先资助。共培养博士研究生4名。..本项目属于基础研究,但本研究中调控根干细胞的一些关键基因如RBR等在动植物中极为保守,涉及的根尖分生组织/干细胞响应DNA损伤等胁迫的机理研究结果,也将为动物和医学上的研究提供借鉴和参考价值。
盐胁迫诱导根尖分生组织细胞死亡的分子机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    周文焜
  • 依托单位:
植物RETINOBLASTOMA-RELATED (RBR)蛋白网络调控根尖干细胞损伤修复的分子机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    周文焜
  • 依托单位:
国内基金
海外基金