核苷酸转移酶HESO1调节拟南芥耐盐胁迫的机理研究
批准号:
32060069
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
宋剑波
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
宋剑波
中文摘要
核苷酸转移酶是一类催化核苷酸残基从一个分子转移到另一个分子的转移酶类。拟南芥HEN1 SUPPRESSOR1(HESO1)是尿苷化修饰pre-miRNAs、miRNAs及其靶基因5′端剪切产物的主要核苷酸转移酶。前期研究表明,HESO1受盐胁迫诱导表达,而HESO1突变导致植株对盐胁迫耐受性下降。通过高通量测序发现,pre-miRNAs的尿苷化水平显著上升,暗示HESO1很可能通过尿苷化修饰pre-miRNAs来调节拟南芥的盐胁迫反应。为了证明上述假设,本项目拟通过反向遗传学、分子生物学等手段,分析HESO1在盐胁迫下的调控模式,明确HESO1在盐胁迫下的生化与分子机制,探索盐胁迫与pre-miRNAs、miRNAs及其靶基因5′端剪切产物尿苷化修饰之间的因果关系,开拓小分子RNA在表观遗传修饰层面上对耐盐胁迫新机制的认识。
英文摘要
Nucleotidyl transferase protein (NTP) is a class of transferases that can transfer nucleotide residues from one molecule to another. Arabidopsis HESO1 is the major nucleotidyl transferase that uridylates miRNAs, pre-miRNAs and 5′ cleavage products of target mRNAs. Previous studies have shown that the expression of the HESO1 gene was induced by salt stress, and that the heso1 mutant had reduced tolerance to salt stress. High-throughput sequencing revealed a significant increase in the uridylation level of pre-miRNAs. These preliminary results suggest that HESO1 may regulate the salt stress response through uridylating pre-miRNAs in Arabidopsis. In order to prove the above assumptions, this project intends to analyze the regulatory role of HESO1 under salt stress, to clarify the biochemistry and molecular mechanism of HESO1 under salt stress, and to explore the relationship between salt stress and uridylation of pre-miRNAs / miRNAs / 5′ cleavage products of target mRNAs through reverse genetics, molecular biology and other means. It is hoped to realize a new understanding of the salt stress on the epigenetic level of small RNA.
本项目以拟南芥为模式植物,系统研究了HESO1基因在植物盐胁迫应答中的功能机制及其分子调控网络。针对植物非生物胁迫应答分子机制研究的重要科学问题,重点解析了该基因的表达特性、生物学功能及其在miRNA末端修饰中的调控作用。研究发现:(1)HESO1具有组织特异性表达模式,GUS染色显示其在叶脉维管组织、花分生区和根尖等发育关键区域高表达,qRT-PCR证实该基因在莲座叶和果荚等组织显著富集。盐胁迫(150 mM NaCl)处理6小时可诱导HESO1转录水平上调2.3倍,表明其具有快速胁迫响应特性。(2)功能研究表明HESO1正向调控植物耐盐性:在150 mM NaCl胁迫下,heso1突变体的种子萌发率、子叶变绿率和主根长度均显著降低,而35S::HESO1过表达株系则表现出相反趋势,其萌发率、子叶变绿率和主根长度均显著高于野生型。(3)分子机制解析发现HESO1通过调控miRNA 3'末端修饰参与胁迫应答:功能缺失导致miRNA尿苷化/胞苷化修饰水平显著下降,特异性影响miR168a/miR319a/miR408等miRNA的稳定性和功能。而盐可改变pre-miRNA/miRNA的3′末端修饰模式,部分pre-miRNA/miRNA的3'末端修饰水平显著增加,这些差异修饰的miRNA可能通过调控其靶基因参与离子稳态和ROS代谢。本研究首次揭示HESO1通过"miRNA修饰-基因表达调控-生理功能实现"的多层级网络增强植物耐盐性,为作物抗逆分子育种提供了新靶点和理论依据。
miR780调节钾转运体基因CHX18响应拟南芥低钾胁迫的机制研究
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批准号:32260068
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:33万元
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批准年份:2022
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负责人:宋剑波
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依托单位:
miR158调节油菜作物响应非生物胁迫作用机理的研究
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批准号:31560076
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:39.0万元
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批准年份:2015
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负责人:宋剑波
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依托单位:
国内基金
海外基金