吲哚族芥子油苷介导拟南芥年龄相关抗性机制的研究
批准号:
32070334
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李晶
依托单位:
学科分类:
水分和营养物质的运输与代谢
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李晶
中文摘要
植物发育后期对病原菌抗性急剧增强的现象称为年龄相关抗性(Age-related resistance,ARR)。ARR抗病机制与之前时期大不相同,但具体机制尚知之甚少。前期研究中我们发现催化色氨酸合成吲哚乙醛肟(IAOx)的CYP79B2和CYP79B3双缺失可导致拟南芥无法形成ARR,对IAOx下游三条代谢途径中关键基因突变体进行ARR检测,发现吲哚族芥子油苷(IGS)途径参与ARR过程。结合前人研究我们对IGS参与ARR的机制提出三种假设:1. IGS抑制IAA信号途径,增强抗性;2. IGS被分泌至细胞间隙发挥抗菌作用;3. IGS作为信号分子激活ARR相关反应。我们将以拟南芥相关突变体为材料,利用分子生物学技术验证这3种假设,并进一步通过转录组学和代谢组学手段全面揭示ARR的独特抗病机制。本项目将为ARR研究提供全新思路,针对影响植物质量和产量的关键时期,为植病的防御提供理论基础。
英文摘要
In the later stage of development, older plants display rapidly increased resistance to some pathogens and this form of resistance is called age-related resistance (ARR). At present, it has been proved that the mechanism of ARR is quite different from that in the previous development stage, but little is known about how ARR actually works. In our previous study, we found that loss of function in CYP79B2 and CYP79B3,which catalyze tryptophan to IAOx lead to deficiency of ARR in Arabidopsis. Based on this study, ARR detection was carried out in some of the deficient mutants in metabolic pathways downstream of CYP79B2/3 catalytic product. The study showed that indole glucosinolate metabolism pathway was involved in ARR. Combining our research with previous studies, we established three scientific hypotheses about the possible mechanism of indole glucosinolates involving in ARR. 1. IGS inhibited IAA signaling pathway and enhanced resistance; 2. IGS was secreted into the intercellular space to play an antibacterial role; 3. IGS activated ARR related reactions as a signal molecule. We will take Arabidopsis related mutants as materials, use molecular biology technology to verify these three hypotheses, and further reveal the unique resistance mechanism of ARR by means of transcriptome and metabolomics. This project will provide a new idea for the research of ARR, and provide a theoretical basis for the prevention of plant diseases in the key period affecting plant quality and yield.
植物的抗病性受到多种因素的影响,如外界的环境条件和植物本身的遗传背景等。除以上因素外,植物发育阶段也与抗病性密切相关,这一点至关重要,但在研究中往往被忽略。植物从幼苗到成苗抗病能力逐渐提高,这与动物相似,但动物在开始衰老时,对很多疾病的抗性便开始减弱,而植物中存在一种特殊的现象,当植物发育到某一特定的阶段时,对某些病原菌的抗性急剧增强,且这种抗性一旦获得,在整个生活史周期中将一直保持,植物这种特殊的抗病现象称为年龄相关抗性(Age-Related Resistance, ARR)。尽管我们对植物的抗病机制已经有了较为深入的理解,但ARR的形成与已知的抗病机制有很大的不同,关于ARR防御病原菌的机制目前的认知还十分有限。. 前期研究中我们发现,CYP79B2和CYP79B3双缺失突变体cyp79b2cyp79b3不能形成ARR,这为我们深入探讨ARR形成的机制提供了切入点。CYP79B2和CYP79B3可催化色氨酸形成吲哚-3-乙醛肟(indole-3-acetaldoxime,IAOx),以IAOx为起点下游有三条代谢支路,一是在转录因子MYB34和MYB51的调控下合成吲哚族芥子油苷,二是在PAD3酶催化下合成植保素Cmalexin,三是经由腈水解酶NIT1/2/3的催化生成生长素IAA。本项目以此为基础开展研究。首先构建了三个代谢途径中相关基因的多种突变体,证明了NIT1/2/3 途径参与ARR的形成,而PAD3介导的植保素途径和MYB34/MYB51介导的吲哚族芥子油苷途径均不参与ARR的形成过程。本研究初步证明了NIT1/2/3可能通过两种分子机制促进ARR抗病性的形成,一是通过抑制MAS-MAF4模块,解除了开花抑制因子MAF4对开花整合因子FT转录的抑制作用,因而促进拟南芥的开花过程,而植物通常在开花后启动ARR抗病机制;二是转录组分析表明,NIT1/2/3催化生长素的合成过程与ARR的形成没有必然联系,NIT1/2/3可能是通过对脂肪族芥子油苷降解后形成的腈类物质进行水解而形成了具有抗病性的产物,并因此促进了ARR的形成。.ARR是植物在生长发育后期形成的一种特殊的抗病能力,也是影响绝大多数经济作物产量和品质的关键时期植物所特有的抗病机制,本项目的研究结果可为更好地了解植物抗病反应的多样性提供数据参考,在理论上具有重要意义。
西兰花脂肪族芥子油苷代谢途径的鉴定
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批准号:31570298
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:李晶
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依托单位:
玉米低温应答基因ASR1克隆、功能验证 及ABA诱导表达研究
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批准号:31401320
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李晶
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依托单位:
芥子油苷对植物病原菌的抗性及其作用机制
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批准号:31370334
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项目类别:面上项目
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资助金额:82.0万元
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批准年份:2013
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负责人:李晶
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依托单位:
芥子油苷代谢中microRNA的鉴定与功能分析
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批准号:31070265
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项目类别:面上项目
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资助金额:42.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李晶
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依托单位:
国内基金
海外基金