质膜相关的胞质激酶BIK1磷酸化修饰Ca2+泵介导植物避盐性的机制研究
批准号:
32100237
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:
于波
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
于波
中文摘要
盐胁迫是影响作物产量的重要限制因素。植物盐胁迫响应可分为耐盐与避盐响应,其中避盐响应减轻胁迫伤害。盐胁迫触发钙离子信号,激活SOS信号途径,介导细胞质Na+外排和耐盐性。虽然钙离子信号介导耐盐性的分子机制已被解析,然而其在避盐响应中的作用并不清楚。本研究中,申请人发现植物根部避盐响应依赖钙离子信号;还发现质膜相关的胞质激酶BIK1,以及钙离子泵ACA8和ACA10介导植物根部避盐响应;进一步研究发现BIK1磷酸化修饰ACA8和ACA10自抑制区第57和63位的丝苏氨酸,暗示BIK1可能通过磷酸化ACA8和ACA10发挥功能。在此基础上,申请人将进一步研究盐胁迫下ACA8和ACA10的磷酸化修饰对其功能的调控。本项目的实施将揭示BIK1磷酸化修饰钙离子泵ACA8和ACA10调控植物根部避盐响应的分子机制。该机制的阐明将解析避盐响应中部分早期信号,拓宽我们对盐胁迫下钙离子信号的认知。
英文摘要
Salt stress is the primary environmental factor affecting crop growth and yield. Salt stress responses can be separated into salt tolerance responses and salt avoidance responses. Root halotropism plays a vital role in reducing the damage caused by salt stress. Salt stress triggers Ca2+ signal, which activates the SOS signal pathway and mediates excess Na+ ions out of cells. However, whether and how the Ca2+ signal mediates root halotropism is still unclear. In this study, we found that the root halotropic response depends on Ca2+ signal. The plasma membrane-associated cytoplasmic protein kinase BIK1 and plasma membrane-localized calcium pumps ACA8 and ACA10 control root halotropism. Further study showed that BIK1 could phosphorylate the N-terminal cytoplasmic autoinhibitory fragments of ACA8 and ACA10 at two sites: Ser57 and Thr63. These results suggested that BIK1 may regulate root halotropism through phosphorylation of ACA8 and ACA10. We will further investigate the regulation of ACA8 and ACA10’s function by phosphorylation. Our study is expected to reveal the molecular mechanism that BIK1 phosphorylates ACA8 and ACA10 to regulate root halotropism. This mechanism’s elucidation will uncover part of the early salt stress signaling and broaden our understanding of Ca2+ signaling under salt stress conditions.
土壤盐渍化造成盐胁迫严重影响作物产量。避盐性是植物减轻盐胁迫的有效方式。作物避盐性遗传改良是增强作物耐盐性的重要手段。负责人前期建立植物避盐性研究体系,并阐明ABA信号激酶SnRK2磷酸化微管结合蛋白调控避盐性的分子机制。然而,ABA信号上游早期避盐响应元件目前仍然不清楚,极大限制植物避盐性改良。在本项目研究发现钙信号起始植物根部避盐性,鉴定到避盐早期关键作用元件:质膜相关激酶BIK1和钙泵ACA8/10,发现BIK1和ACA8对于盐胁迫下钙信号的激活至关重要,并发现BIK1磷酸化ACA8/10的S57和T63位点,进一步探究发现S57和T63磷酸化修饰调控ACA8/10钙离子转运活性,最终转基因互补材料的表型实验验证S57和T63是避盐性所必需。本项目阐明了BIK1磷酸化ACA8/10介导盐胁迫早期钙信号形成的作用机制。该研究是盐胁迫早期信号转导领域的创新,并且将为作物耐盐遗传改良提供分子靶点以及理论基础。该项目相关成果以第一和第二标注发表于The Innovation、Developmental Cell和STAR Protocols。通过该项目的支持,项目负责人顺利完成博士后工作,获批主持国家自然科学基金面上项目以及上海市自然科学基金面上项目,并晋升至副研究员。该项目资助下完成一名博士培养。综上,本项目较好的完成相关研究任务,并具有较大应用价值,同时负责人通过该项目获得更好的晋升和科研支持。
钙离子感受器CPK激酶感受渗透胁迫的分子机制研究
-
批准号:32370301
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:50.00万元
-
批准年份:2023
-
负责人:于波
-
依托单位:
代谢小分子2′,3′-cAMP/cGMP介导拟南芥渗透胁迫早期响应的机制研究
-
批准号:--
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2023
-
负责人:于波
-
依托单位:
国内基金
海外基金