番茄DELLA-GA540-HDA1复合体调控赤霉素信号途径的分子机制研究
批准号:
32102402
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘圆圆
依托单位:
学科分类:
蔬菜与瓜果生长发育
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘圆圆
中文摘要
赤霉素是植物生长发育必需的植物激素,DELLA蛋白则是赤霉素信号通路中关键的转录抑制子,但DELLA发挥转录抑制功能的分子机理尚不清楚。项目申请人利用酵母双杂交系统在番茄中鉴定到一个DELLA互作蛋白GA540,其编码转录抑制复合体组装蛋白。CRISPR/Cas9创制的突变体证实GA540负向调控赤霉素信号途径。进一步研究发现GA540与组蛋白去乙酰化酶HDA1互作,暗示DELLA与GA540,HDA1形成功能复合物调控赤霉素信号途径。基于此,本项目拟以番茄为材料,利用遗传学、生物化学和生物信息学等手段,研究DELLA-GA540-HDA1模块互作机制,解析DELLA与GA540共有靶基因,揭示DELLA和GA540对靶基因组蛋白乙酰化修饰和基因转录影响。研究成果将揭示DELLA发挥转录抑制的作用机理,揭示染色质修饰因子在调控GA信号通路中的作用,为GA在番茄遗传改良中的应用提供依据。
英文摘要
Gibberellins (GAs) are the essential phytohormones that control many aspects of plant growth and development. DELLA acts as a transcriptional repressor of the gibberellin signaling. However, it remains to be answered that how DELLA exerts its repression function on transcrisption. Here, using yeast two-hybrid system, we identified a DELLA-interacting protein GA540, which was predicted to be a member of the transcriptional inhibitory complex. KO-ga540 mutants created by CRISPR/Cas9 gene editing system confirmed that GA540 negatively regulates the gibberellin signaling pathway. Additionally, GA540 interacts with the histone deacetylase HDA1, suggesting that DELLA represses transcription by forming a functional complex with GA540 and HDA1. Based on the hypothesis, by using multidisciplinary research strategies such as genetics, biochemistry and bioinformatics, the project intends to study the working mechanism of the DELLA-GA540-HDA1 module, analyze the common target genes of DELLA and GA540, illustrate the effects of DELLA and GA540 on the level of histone acetylation and gene transcription in tomato. The results will shed new light on our understanding of how DELLA exhibits its repressive biological functions, uncover the role of chromatin modifiers in modulating gibberellin signaling and provide scientific basis for the application of gibberellin in molecular design breeding of tomato.
赤霉素作为植物生长发育的关键调控因子,其信号通路核心组分DELLA蛋白的转录抑制机制仍存在重要科学问题。既往研究表明,DELLA蛋白通过整合JAZ、BOI等互作蛋白协调多信号网络,但其作为转录抑制子的核心分子机制尚未阐明。本研究聚焦DELLA蛋白是否招募共抑制子形成转录抑制复合体这一关键问题,以番茄SlSIN3a(Solanum lycopersicum SIN3 homolog a)为研究对象展开系统解析。实验证据表明,SlSIN3a作为"配对两亲性螺旋蛋白"家族主要成员,在番茄各组织中呈现组成型高表达特征,其亚细胞定位分析证实该蛋白特异性定位于细胞核。通过CRISPR/Cas9技术构建slsin3a突变体发现,该基因缺失导致叶片形态异常、株高升高、果实小而有果尖等典型赤霉素响应增强表型。分子机制解析显示,突变体中赤霉素生物合成关键基因(GID1b1、GID1b2、GA3ox1和GA20ox1)表达显著下调,而赤霉素失活基因GA2ox1表达上调,提示SlSIN3a参与赤霉素代谢调控网络。蛋白质互作网络研究发现,DELLA蛋白通过酵母双杂交和荧光互补实验证实与SlSIN3a存在直接相互作用,同时SlSIN3a能够特异性结合组蛋白去乙酰化酶HDA1。表观遗传学分析显示,slsin3a突变体组蛋白乙酰化水平普遍升高,其中H3K14位点乙酰化水平较野生型提升1.6倍(p<0.01),且突变体对组蛋白去乙酰化酶抑制剂TSA表现出显著敏感性增强。这些发现提示DELLA可能通过SlSIN3a-HDA1复合体介导染色质重塑,进而调控下游基因表达。本研究首次揭示DELLA蛋白通过形成DELLA-SlSIN3a-HDA1三元复合体实现转录抑制功能的分子机制,阐明组蛋白去乙酰化修饰在赤霉素信号转导中的核心作用。研究成果不仅完善了赤霉素信号通路的表观调控理论框架,更为解析植物激素互作网络提供了新的分子视角。
番茄bHLH转录因子MTB1在果实生长调控中的作用机制研究
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批准号:LY23C150004
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:刘圆圆
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依托单位:
国内基金
海外基金