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拟南芥转录因子IORG5/6通过调控BIK1表达参与植物免疫系统建成的机制研究

批准号:
32070291
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
邹艳敏
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:
邹艳敏

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
成熟完善的免疫系统在植物抗病菌反应中是至关重要的,但关于免疫系统在植物发育早期是如何建成的机制研究甚少。前期研究中,我们鉴定到两个响应flg22的同源锌指类转录因子IORG5/6(Immunity Ontogeny-Regulated Gene 5/6)。基因表达、生化和表型分析初步显示,IORG5/6负调控植物早期发育阶段免疫反应,而且可能通过抑制BIK1基因的表达发挥功能。在本项目中,我们以模式植物拟南芥为实验材料,开展以下研究:1)深入分析IORG5/6在早期发育阶段免疫信号通路中的功能;2)进一步解析IORG5/6对BIK的调控作用;3)系统阐明IORG5/6如何通过转录水平调控BIK1基因的表达,控制植物早期发育阶段免疫系统建成的分子机理,以期为作物的抗病育种,尤其是幼苗抗病能力改良提供理论依据。
英文摘要
Plants immune system was very important for plant disease resistant, but little is known about the mechanism of how the immune system is built in the early stages after germination. In the previous study, we identified two homologous zinc finger transcription factors, IORG5/6 (Immune Ontogeny Regulated Gene 5/6), whose expression patterns were opposite in the postgermination stage, but both of them could inhibit the expression of BIK1. Further analysis showed that IORG5/6 may negatively regulate plant immunity in the postgermination stage. Based on these former results, in this work, we will work through the following aspects: 1) To analyze the function of IORG5/6 in plant innate immunity in early stage after germination; 2) To confirm the regulation of BIK1 by IORG5/6; 3) Reveal the molecular mechanism of IORG5/6 regulating plant innate immune response through BIK1 gene during the postgermination stage, so to provide new ideas and genetic resources for disease-resistant plants breeding, especially for the improvement of seedlings disease resistance ability.
成熟完善的免疫系统在植物抗病菌反应中是至关重要的,不仅关系到植物的抗病菌反应,也对植物幼苗的生长发育,甚至成苗期产量、品质等性状决定都具有重要作用。但关于免疫系统在发育早期如何建成的机制研究甚少。胞质受体类激酶BOTRYTIS-INDUCED KINASE 1 (BIK1)是免疫信号通路中的关键调控因子,病菌处理后BIK1基因表达水平被显著诱导,但是关于它被诱导的调控机制一直未有系统的解析。我们采用转录组学方法,综合分析早期发育过程以及flg22处理两种条件下的差异表达基因,发现BIK1基因在早期发育过程中上调表达,可能参与植物免疫系统建成过程。随后,我们综合分析两类组学数据,筛选到78个在发育过程中以及flg22处理后均差异表达的基因,并通过原生质体转化技术结合染色质免疫共沉淀技术发现,转录因子IORG5/6能够结合BIK1基因启动子并抑制该基因的表达。进一步免疫表型分析发现,在拟南芥发育早期(萌发后2天),功能缺失突变体iorg5/6相对于野生型免疫反应增强,对病菌的抗性也显著高于野生型。这些结果说明,在拟南芥发育早期,IORG5/6通过对BIK1的转录抑制参与调控植物天然免疫系统的建成。此外,我们还意外的发现,IORG5/6可能通过对BIK1的调控参与ROS介导的细胞死亡过程,但具体的调控机制还有待进一步分析。该项研究不仅有助我们更好的认识免疫信号通路上游免疫基因的转录调控机制,还丰富了免疫系统建成的机制研究,从而为作物的抗病育种,尤其是幼苗抗病能力改良提供重要的理论依据。
拟南芥转录因子MRIG1通过调控线粒体交替氧化酶AOX1a的表达参与植物免疫反应的机制研究
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