HSFA1家族转录因子在植物热激形态建成中的作用机理研究
批准号:
32070293
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
汤文强
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:
汤文强
中文摘要
升高的环境温度会诱导植物会产生两种不同的响应:以PIF4为核心转录因子的高温形态建成(约28度)和以HSFA1s为核心转录因子的热激响应(37度以上)。 目前植物高温研究领域一般都把这两种高温响应当成两个不同的生物学过程,分开进行研究。申请人前期通过RNAseq发现:28度高温处理20分钟以上能够诱导HSFA1s下游靶基因的表达; HSFA1s表达缺失突变体hsfa1-cq对28度诱导的下胚轴伸长完全不敏感;28度时hsfa1-cq中PIF4的表达水平也远远低于野生型,说明HSFA1s可能也在植物高温形态建成过程中发挥重要调节作用。本项目将综合利用分子生物学、遗传学和蛋白质组学研究方法,深入探究HSFA1s在调节植物高温形态建成中的作用和作用的分子机理。我们的研究结果将揭示一个在28度和37度高温条件下植物中保守的响应机制,刷新我们对植物感受和应对环境高温的认识,具有非常重要的科学意义。
英文摘要
When the environmental temperature rises above the optimum growth temperature, it will induce two different thermos-responses in plants: a thermomorphogenesis response (generally around 28 degree for Arabidopsis) governed by the PIF4 family transcription factors, and a heat shock response (generally around 37 degree or higher) governed by HSFA1s family transcription factors. In the current field of plant thermos-responsive study, these two responses are generally treated as two different biological processes, and are studied separated from each other accordingly. Our preliminary RNAseq data showed that treating plants with 28 degree for 20 min is enough to induce the expression of a number of HSFA1s downstream targets. Additionally, we have shown that the hsfa1-cq quadruple mutant, in which the expression of all HSFA1s family transcription factors are knocked out, is completely insensitive to 28 degree induced hypocotyl elongation; and the 28 degree induced expression of PIF4 is also greatly reduced in the hsfa1-cq mutant. Together, these results suggest that HSFA1s family transcription factors might play critical roles in regulating plant thermos-morphogenesis process. In this proposed study, we plan to use a combination of proteomic, molecular biology and genetic methods to decode the molecular mechanism by which HSFA1s regulating plant thermo-morphogenesis process. Our study will reveal a conserved plant thermo-responsive mechanism no matter if the plants encounter a 28 degree or a 37 degree high temperature, and bring new insight into our understanding about the molecular mechanism by which plant sense and respond to raised environmental temperature, which should be a milestone in the field.
温度时植物赖以生存最重要的外界因素之一。如果环境温度略高于植物的最适生长温度时(28℃温和高温),植物会激活转录因子PIF4,促进下胚轴和叶柄伸长,该反应被称为“热形态建成”。当环境温度远高于植物的最适生长温度时(37℃热激高温),将抑制植物的生长发育,此时植物会激活转录因子HSFA1s来促进下游基因的表达,提高植物的耐高温能力,该反应被称为“热激反应”。因为“热形态建成”和“热激反应”通过激活不同的转录因子来调节不同的高温应答反应,因此长期以来,它们被认为是两种不同的高温响应过程。由于环境温度需要先升到28℃才能达到37℃,因此 “热形态建成”和“热激反应”两过程之间是否存在相同的调控机制以及是否有信号交叉互作并不清楚。.利用RNA-seq的研究方法,本项目证明28℃高温处理30 min可以诱导大量HSFA1s靶基因的表达。众多参与热形态建成的核心调控基因(包括PIF4)和生物钟调控基因的表达水平以及表达的节律在HSFA1s功能缺失四突变体(cq)中发生了变化,并且这种变化在28℃时更显著。进一步的研究发现PIF4是HSFA1的下游靶基因,此外 HSFA1还能和PIF4蛋白结合,调节PIF4的蛋白水平。cq对28℃诱导的下胚轴伸长完全不敏感, 而PIF4过表达可以部分恢复cq 28℃下胚轴不伸长的表型。基于这些结果,本项目提出了一个高温形态建成调控的新机制:认为温和高温通过激活HSFA1s来调节植物节律,促进PIF4的表达,稳定PIF4蛋白,最终导致PIF4蛋白在植物体内的积累,促进高温形态建成。本项目的研究发现HSFA1s在植物高温响应过程中具有“双重作用”:在温和高温条件下促进高温形态建成,在热激条件下帮助植物抵御“热激高温”,首次证明了“热激”和“热形态建成”并不是两个独立的生物学过程,为今后解析植物高温信号的感知和信号传导机制研究提供了新的思考。
BSKs参与TPD1-EMS1信号通路特异调节拟南芥绒毡层发育的分子机制
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批准号:32270329
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项目类别:面上项目
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资助金额:54万元
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批准年份:2022
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负责人:汤文强
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依托单位:
水稻HRP调节根系生长作用机理及其农业应用研究
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批准号:31870267
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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:汤文强
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依托单位:
拟南芥早期热调节基因的转录调控机理研究
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批准号:31670265
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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:汤文强
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依托单位:
BR调节植物有性生殖作用机理研究
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批准号:91417313
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2014
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负责人:汤文强
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依托单位:
水稻BSK基因的功能和作用机理研究
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批准号:31071246
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2010
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负责人:汤文强
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依托单位:
利用蛋白质组学方法研究油菜素内酯信号转导的新成员
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批准号:90917008
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2009
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负责人:汤文强
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依托单位:
国内基金
海外基金