OsMAPK6调控水稻光呼吸代谢的机制及其功能研究
批准号:
32070265
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张智胜
依托单位:
学科分类:
植物光合与固氮
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张智胜
中文摘要
光呼吸是植物中仅次于光合作用的第二大代谢流,它与植物多种生理过程紧密相关, 但其调控分子机制研究至今仍很滞后。申请人近期发现水稻丝裂原活化蛋白激酶6(OsMAPK6)敲除突变体的光呼吸速率及相关代谢物含量均显著降低。进一步检测结果显示,Osmapk6突变体中光呼吸关键酶活力下降,同时光呼吸关键酶还存在磷酸化修饰且可与OsMAPK6发生互作,暗示OsMAPK6可能从转录表达水平及翻译后修饰水平双向调控光呼吸代谢。本项目拟在进一步确认OsMAPK6对光呼吸的调控功能的基础上,深入探究其调控位点及调控分子机理,同时深入解析光呼吸在水稻光合调控与逆境响应中的功能。本项目有助于更新我们对光呼吸代谢调控机制的认识,并为作物遗传改良提供新的基因资源和理论指导。
英文摘要
Photorespiration is the second highest metabolite flux in plants behind photosynthesis, and it is closely related to various biological processes of plants, but its regulatory mechanism is far from clear. Our recent studies found that photorespiration rate of the Osmapk6 knockout mutant was significantly declined, and contents of the photorespiration metabolites were correspondingly decreased. Furthermore, activities of some enzymes functioning in photorespiration were down-regulated, in addition, OsMAPK6 interacted with some photorespiration proteins. These results suggested that OsMAPK6 may be able to regulate photorespiration at both transcription and post-translational levels. Based on our preliminary results, this project aims to further explore the photorespiration regulatory sites by OsMAPK6, and further dissect the mechanisms of how OsMAPK6 regulates photorespiration rate, eventually to understand the function of this process in photosynthesis regulation and stress resistance. This study will hopefully gain new insight into regulation and physiological functions of photorespiration, which may also provide theoretical and technical support for crop improvements.
光呼吸起始于RuBisCO的加氧活性,是植物体内仅次于光合作用的第二大代谢流,影响着植物碳代谢、氮同化等多个生物学过程,然而其相关分子调控机制却一直不是很清楚。现有研究报道光呼吸多个关键酶存在磷酸化修饰,光呼吸代谢可能受蛋白翻译后修饰调控。本研究构建了NHisGLO1(融合His-tag的乙醇酸氧化酶1)转基因植株,并通过Pull-down与质谱检测发现GLO1蛋白存在磷酸化修饰,且GLO1可能与丝裂原活化蛋白激酶2(MAPK2)存在互作。荧光素酶互补实验(LCI)实验与双分子荧光互补(BiFC)实验进一步证实MAPK2与GLO1、GLO4、CATC和 HPR1存在蛋白互作。体外脱磷酸化(CIAP)处理实验发现GLO、CATC和HPR1脱磷酸化后酶活性显著降低。利用CRISPR/Cas9技术构建MAPK2基因敲除水稻植株,在正常生长条件下mapk2突变体植株的光合速率与野生型没有显著差别,进一步对其光呼吸进行测定,发现mapk2突变体植株的光呼吸速率与野生型相比,显著下降了约28-31%。代谢组分析发现mapk2突变体叶片中丝氨酸含量不变、甘氨酸含量显著下降;2-磷酸乙醇酸、甘油酸等光呼吸主要有机酸类代谢物含量显著下降;同时RNA-Seq中多个光呼吸代谢关键基因的表达水平均显著下调。以上结果证明MAPK2基因的缺失可显著降低水稻光呼吸代谢速率,同时也证实MAPK2可能通过调控基因表达水平及某些光呼吸关键酶的磷酸化水平而调控光呼吸代谢。
GLO-CAT互作/解离调控光呼吸H2O2信号
的生理功能及其作用机理解析
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2025
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负责人:张智胜
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依托单位:
MAPK6介导的光呼吸H2O2信号在水稻抗逆中的作用及其机理研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:张智胜
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依托单位:
糖基化调控水稻乙醇酸氧化酶与过氧化氢酶互作及过氧化氢信号发生的机理研究
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批准号:31600193
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2016
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负责人:张智胜
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依托单位:
国内基金
海外基金