DUF4228基因家族在拟南芥非生物胁迫应答中的功能解析
批准号:
32060066
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
杨杞
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:
杨杞
中文摘要
干旱、低温和盐等非生物胁迫是影响植物生长和产量的重要因素。研究表明,众多未知功能DUF基因参与植物对非生物胁迫的响应,然而分子机理仍不清楚。课题组前期的研究表明,拟南芥DUF4228家族基因与植物抗逆相关,其中的一个基因负调控植物抗逆能力。本项目拟对植物DUF4228家族成员进行全基因组鉴定,利用FOX-hunting技术获得拟南芥DUF4228过表达库。通过对转基因植物干旱、冷和盐胁迫条件下的表型筛选,结合基因非生物胁迫下的表达谱、启动子响应元件和蛋白互作分析,挑选拟南芥DUF4228家族中抗逆相关的重要基因。利用过表达和突变体验证其生物学功能,通过转录组、蛋白组关联分析,酵母双杂等手段确定其信号通路。通过上述研究,明确DUF4228基因家族在植物抵抗非生物胁迫中的生物学功能和分子机制。本项目的研究结果为进一步丰富植物非生物胁迫响应信号通路,增加了解植物抗逆的分子机制提供理论基础。
英文摘要
Abiotic stress, such as drought, cold and salinity, is one of major factors that affect plant growth and yield. A large number of researches have indicated that DUF genes are involved in plant response to abiotic stress, but the underlying mechanisms are still elusive..In previous experiments of this project, we found that DUF4228 genes of Arabidopsis are involved in plant resistance to abiotic stress, and one of them (AT3G03280) negatively regulates plant stress resistance. In this project, base on genome-wide identification of DUF4228 in plant, the FOX-hunting technology was use to obtain the ATDUF4228 overexpression library. The important stress-related genes of ATDUF4228 were selected, relying on phenotypic of transgenic plantunder drought, cold and salt stress, gene expression profiles, promoter response elements and protein interaction networks analysis. Overexpression and mutants lines were used to verify their biological functions, and their signaling pathways were determined by transcriptome, proteome, and yeast double hybrids..This project will significantly help us to learn about the mechanism of abiotic stress resistance in plant and the biological function of DUF4228. The results of this project will be helpful for us to further understand abiotic stress signaling pathway and provide theoretical basis to understand molecular mechanisms of plant stress resistance.
干旱、低温和盐等非生物胁迫是影响植物生长和产量的重要因素,植物如何感知非生物胁迫信号并适应恶劣环境是一个基本的生物学问题。大量功能未知结构域蛋白(Domains of unknown function,DUF)参与了植物对非生物胁迫响应,可能是胁迫响应网络新的组份,但其具体的生物学功能和分子机制还有待揭示。前期的研究表明,DUF4228基因家族可能参与了植物响应非生物胁迫的信号通路,然而其具体的机制仍不清楚。本研究在对14种植物DUF4228基因全基因组鉴定和分析基础上,挑选出拟南芥中抗逆相关的DUF4228基因。利用FOX技术获得的过表达转基因株系、T-DNA突变体或基因编辑突变体验证其生物学功能。通过遗传学、生理生化、分子及组学等各项技术,揭示拟南芥DUF4228基因的生物学功能并解析其参与非生物胁迫响应的信号通路。研究结果显示,AtPADRE13影响植物生长发育,参与了ABA介导的非生物胁迫响应途径。AtPADRE13通过ROS的积累和胁迫相关基因的调节,负调控植物对干旱和盐胁迫的耐受性。AtPADRE22正调控植物对ABA的敏感性,参与了植物对非生物胁迫的适应。同时,本研究对54种植物中DUF1005基因家族也进行了全基因组的鉴定和分析,并且发现拟南芥AtAsg2 和中间锦鸡儿CiAsg1基因影响植物主根和侧根的生长发育,对植物抵抗盐胁迫有负调控的作用。AtAsg2 和CiAsg1通过对ROS 积累、Na+和K+的外排及调控几个关键的胁迫相关基因的表达从而影响植物的耐盐能力。通过上述研究,明确了DUF4228和DUF1005家族中几个关键基因在植物抵抗非生物胁迫中的生物学功能和分子机制。本项目的研究结果为进一步丰富植物非生物胁迫响应信号通路组分,增加了解植物抗逆的分子机制提供理论基础。
柠条LEA基因家族的克隆、分析及在干旱胁迫中的功能研究
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批准号:31560199
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:42.0万元
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批准年份:2015
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负责人:杨杞
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依托单位:
国内基金
海外基金