课题基金 / 基金详情

根瘤细胞-共生体信号网络的蛋白时空图谱绘制及其中关键蛋白的作用机制解析

批准号:
32070271
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
潘怀荣
依托单位:
学科分类:
植物光合与固氮
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
潘怀荣

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
豆科植物-根瘤菌共生固氮过程中,根瘤菌进入根瘤细胞形成的类细胞器结构-共生体是共生固氮的基本结构单元。共生体的分化和代谢受到根瘤细胞的严格调控,然而根瘤细胞-共生体信号网络的蛋白时空图谱及其作用机制还有待研究。蒺藜苜蓿DNF1基因是内质网信号肽酶切复合体的组分,dnf1突变体中根瘤细胞-共生体分泌蛋白的信号肽不能被切除,共生体不能正常分化和固氮。因此,dnf1是研究根瘤细胞-共生体信号传递网络的重要工具。为揭示根瘤细胞-共生体信号网络的蛋白图谱及其调控机理,本课题将开展:1)提取野生型和dnf1突变体根瘤细胞内质网蛋白和共生体蛋白,进行蛋白质组iTRAQ测序;2)通过生物信息学分析,绘制根瘤细胞-共生体信号传递网络蛋白时空图谱;3)对信号网络中的关键蛋白进行功能分析,揭示其调控共生体分化的作用机理。本课题将从蛋白质组水平研究根瘤细胞-共生体信号传递网络,并解析其调控共生体分化的分子机制。
英文摘要
Legume-rhizobia nitrogen fixing symbiosis can provide plants with environment-friendly nitrogen source. The basic functional structure of nitrogen fixing symbiosis is symbiosome (a subcellular organelle-like structure formed by rhizobia inside nodule cells). The dynamic changes of symbiosome are regulated by the nodule cell-symbiosome signal transduction network, however the components, structure and functional mechanisms of this network remain to be unrevealed. Medicago truncatula DNF1 is a component of the nodule-specific ER signal peptide peptidase complex. In dnf1 mutant, the signal peptide sequences of nodule cell-symbiosome secreted proteins cannot be cleaved, the proteins retain in the ER of nodule cells. The disruption of the nodule cell-symbiosome signaling network leads to defections in symbiosome differentiation and nitrogen fixing symbiosis. Therefore, dnf1 mutant can be used as a novel tool to investigate the proteins function in nodule cell-symbiosome interacting network. To research into the atlas of nodule cell-symbiosome interacting network and its molecular functions, this project will perform researches on 3 aspects: (1) Isolate ER proteins and symbiosome proteins from wild type and dnf1 mutant nodule cells and perform proteomics assay by iTRAQ methods. (2) Find specifically accumulated proteins in WT and dnf1 respectively by bioinformatics analyses, build a sophisticated atlas of nodule cell-symbiosome interacting network. (3) Choose important protein candidates from the network for functional validation, combine genome editing and other methods to study their functions in regulating nodule cell-symbiosome interacting network and symbiosome differentiation. Draw the atlas of nodule cell-symbiosome interacting network and research into its functions can shed light on new biological mechanisms of how host-symbiosome interactions in nodule cells regulate the process of legume-rhizobia symbiosis.
在豆科植物的共生固氮过程中,根瘤菌能够完全侵入植物根瘤细胞,形成类似亚细胞器的结构——共生体。在根瘤细胞分泌的调控蛋白的作用下,共生体会经历终极分化,从而获得生物固氮的能力。本项目重点研究了根瘤细胞与共生体之间的信号网络,包括蛋白质的时空分布图谱以及关键蛋白发挥作用的机制。蒺藜苜蓿的DNF1基因是根瘤细胞特异性内质网信号肽酶切复合体的一个重要组分。通过正向遗传学方法,本项目发现了BID1基因,它编码一种根瘤细胞特异的信号肽蛋白酶,并且与DNF1协同作用。bid1突变体只能形成小型的、白色的根瘤,且在bid1根瘤细胞中,共生体的终极分化出现了严重的异常。BID1基因与DNF1表现出紧密的共表达关系。BID1蛋白定位于根瘤细胞内质网的内膜上。BID1基因的突变会导致内质网结构出现异常,许多关键的根瘤细胞分泌蛋白,例如NCR001、CAML1等,无法正常分泌。通过共生体蛋白质组分析,我们发现了许多受BID1调控的根瘤细胞分泌蛋白。本项目的研究成果将为筛选与根瘤细胞信号肽相关的关键蛋白酶、绘制根瘤细胞与共生体分泌蛋白的时空图谱、解析分泌蛋白的亚细胞运输调控网络提供坚实的基础。
共生固氮中豆科根瘤细胞调控共生体终极分化的机 制研究
  • 批准号:
    2024JJ2014
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    潘怀荣
  • 依托单位:
NIB1和DNF2协同调控豆科植物根瘤细胞免疫信号通路的分子机制研究
  • 批准号:
    32161133006
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    100万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    潘怀荣
  • 依托单位:
根瘤细胞-共生体信号网络的蛋白时空图谱绘制及其中关键蛋白的作用机制解析
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    潘怀荣
  • 依托单位:
正向遗传学方法研究豆科植物固氮共生中根瘤发育与根瘤菌侵染通路之间的信号交流机制
  • 批准号:
    2019JJ30008
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    潘怀荣
  • 依托单位:
国内基金
海外基金