GhCIPK23调控棉花响应缺钾胁迫的作用机制研究
批准号:
32072108
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郝福顺
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郝福顺
中文摘要
钾对棉花发育至关重要,但人们对棉花响应缺钾胁迫的机制了解很少。课题组利用双向电泳发现,缺钾处理显著增加了一个棉花蛋白的丰度,该蛋白为类钙调磷酸酶B蛋白互作蛋白激酶23(GhCIPK23)。在拟南芥突变体cipk23中过表达GhCIPK23可回补其缺钾敏感表型。GhCIPK23沉默棉株对缺钾敏感。本项目拟分析缺钾胁迫下GhCIPK23基因的表达特点,通过研究GhCIPK23基因过表达和抑制表达转基因棉花与对照缺钾胁迫下表型、纤维产量和品质、K+含量及根吸收K+的差异,确定GhCIPK23在棉花响应缺钾胁迫中的作用;筛选鉴定GhCIPK23互作蛋白并研究其在调控缺钾响应中的功能;分析缺钾胁迫下GhCIPK23对K+通道GhAKT1和K+转运体GhHAK5等的调控作用,阐明GhCIPK23的作用机制。本项目将揭示GhCIPK23调控棉花应答缺钾胁迫反应的新机制,为培育耐缺钾棉花新品种奠定基础。
英文摘要
Potassium (K+) is essential for cotton development. However, knowledge about the mechanisms of cotton responses to potassium deficiency is limited. Previously, we found that the abundance of a protein in cotton roots clearly increased by potassium deprivation using two-dimensional electrophoresis technology. The protein was calcineurin B-like-interacting protein kinase23 (GhCIPK23). The sensitivity of Arabidopsis mutant cipk23 to potassium shortage could be restored by overexpressing GhCIPK23 gene in the mutant plants. Silencing GhCIPK23 in cotton led to increased sensitivity of the silenced plants to K+ deficiency. In this project, we will examine the expression patterns of GhCIPK23 gene, analyze the differences in phenotypes, fibre yield and quality, K+ contents and K+ absorption properties among the transgenic cotton plants overexpressing GhCIPK23, silencing GhCIPK23 and wild type plants under potassium deficiency. The functions of cotton GhCIPK23 in response to potassium starvation will be determined. Furthermore, the proteins that interact with GhCIPK23 will be screened and identified, and the functions of the proteins in modulating plant responding to K+ limitation will be studied. Additionally, the functions of GhCIPK23 will be investigated in regulating the activities of the K+ channel protein GhAKT1, K+ transporter GhHAK5, and so on under K-limited conditions. Thus, the functional mechanisms of GhCIPK23 in cotton will be elucidated. New molecular mechanisms of GhCIPK23 acting in cotton response to potassium deprivation will be unravelled. This will lay a foundation for breeding new cotton varieties tolerating to potassium deficiency in the future.
钾(K+)在调控植物生长发育以及响应逆境胁迫反应中发挥非常重要的作用,缺钾显著影响棉花的生长发育。到目前为止人们对棉花应答缺钾胁迫分子机制了解不多。拟南芥类钙调磷酸酶B蛋白(Calcineurin B-like proteins, CBLs)互作蛋白激酶23(CBL-interacting protein kinase 23, AtCIPK23)通过磷酸化激活质膜低亲和性内向K+通道AtAKT1(Arabidopsis K+ transporter 1)和高亲和性K+转运体AtHAK5(High affinity K+ 5),促进K+吸收,从而调控植物缺钾胁迫响应,但棉花GhCIPK23是否在植物应答缺钾胁迫反应中发挥功能,具体的作用机制如何均不清楚。本项目从陆地棉中鉴定到5个GhCIPK23成员,即GhCIPK23-1~GhCIPK23-5,发现GhCIPK23-1在棉花响应低钾胁迫中起的作用较小,GhCIPK23-2和GhCIPK23-3发挥的作用较大,GhCIPK23-4和GhCIPK23-5的作用最大。证明GhCIPK23-2、GhCIPK23-3、GhCIPK23-4和GhCIPK23-5正调控缺钾胁迫下棉花吸收K+。探明GhCIPK23-2/-3可与GhCBL4-1及GhCBL4-2发生相互作用,GhCIPK23-4/-5可与GhCBL1-2、GhCBL4-1和GhCBL4-2发生相互作用,GhCIPK23-4和GhCIPK23-5均与GhAKT1发生相互作用。确定GhCBL4-1/-2正调控低钾胁迫下棉花的K+吸收,GhAKT1转运K+的能力显著高于GhHAK5,而且GhCBL4-1/-2介导GhCIPK23-4/-5与GhAKT1的相互作用。这些结果表明GhCBL4-1/-2–GhCIPK23-4/-5–GhAKT1基因调控网络可能通过促进K+吸收在棉花应答低钾胁迫反应中发挥重要作用,这将为人们利用基因工程和育种技术培育耐低钾和高产优质棉花新品种奠定基础。
拟南芥E3泛素连接酶ATL17调控脱落酸抑制主根生长的分子机制研究
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批准号:31870248
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:郝福顺
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依托单位:
AtSSM1介导的活性氧信号调控盐胁迫下拟南芥钾钠离子平衡机制研究
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批准号:31070239
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项目类别:面上项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2010
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负责人:郝福顺
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依托单位:
活性氧相关基因AtODS1在拟南芥缺氧应答反应中的功能研究
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批准号:30970235
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项目类别:面上项目
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资助金额:30.0万元
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批准年份:2009
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负责人:郝福顺
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依托单位:
pH信号在保卫细胞ABA、H2O2和NO信号转导中的作用机制分析
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批准号:30670183
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2006
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负责人:郝福顺
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依托单位:
国内基金
海外基金