CBL-CIPK1调控嫁接黄瓜RBOHD产生H2O2和耐盐性的机制
批准号:
32072653
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
别之龙
依托单位:
学科分类:
设施园艺学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
别之龙
中文摘要
课题组前期研究发现,南瓜砧木通过根源RBOHD 基因介导的H2O2信号增强了根系Na+外排能力来提高嫁接黄瓜的耐盐性,CBL-CIPK途径是钙信号的重要通路,前期研究发现钙信号参与了耐盐性调控,已筛选出与RBOHD 互作的CIPK1,但南瓜RBOHD如何与CBL-CIPK1结合来调控H2O2尚不明晰。本项目拟通过CRISPR/Cas9创建南瓜RBOHD缺失突变体,遗传转化获得过表达RBOHD黄瓜,通过嫁接黄瓜实验验证南瓜ROBHD基因功能与耐盐性,利用酵母双杂、双分子荧光互补和免疫共沉淀鉴定与RBOHD-CIPK1互作的CBL蛋白,通过体外磷酸化实验和LC-MS/MS分析鉴定RBOHD蛋白的磷酸化位点,最后验证CBL-CIPK1调控RBOHD产生H2O2的机制。课题完成后可揭示CBL-CIPK1调控嫁接黄瓜RBOHD产生H2O2和耐盐性的机制,促进嫁接信号转导研究。
英文摘要
In our previous work, we found that pumpkin-grafted cucumber plants increase their salt tolerance via a mechanism involving the root-sourced respiratory burst oxidase homologue(RBOHD)-dependent H2O2 production, which enhances Na+ exclusion from the root, and we found that Ca2+ signal also involve in the regulation of salt resistance of grafted cucumber, CBL-CIPK is important Ca2+ signal, and we have already identified CIPK1, interacting with ROBHD, but how pumpkin RBOHD combine with CBL-CIPK1 and then control the salt resistance of grafted cucumber is not clear. In this study, we construct pumpkin RBOHD deficient mutant through CRISPR/Cas9 and obtain cucumber material overexpressed with pumpkin RBOHD, and then test the function of pumpkin RBOHD and salt resistance by grafting experiment under salt stress. Yeast two-hybrid analyses, BiFC and Co-IP analyses are used for screening CBL protein interact with RBOHD-CIPK1, and phosphorylation sites of pumpkin RBOH were obtained by in vitro phosphorylation and LC-MS/MS assays, finally ROS production generated by RBOH-CBL-CIPK were conducted by using HEK293T Cells. The implementation of this project will provide signal transduction mechanism for the interaction of pumpkin RBOHD and CBL- CIPK1 mediated salt tolerance of grafted cucumber and H2O2, and promote grafting signal transduction research.
南瓜砧木可以产生H2O2信号增强根系Na+外排能力,同时促进盐胁迫早期的叶片气孔关闭来促进嫁接黄瓜适应盐胁迫,这一过程主要是依赖于RbohD来完成。同时,钙信号也参与了嫁接黄瓜耐盐性的调控,但钙信号与活性氧信号如何互作并调控嫁接黄瓜耐盐性的分子机制仍然未知。本课题在南瓜中鉴定到两个RbohD基因(CmRbohD1和CmRbohD2),利用根系转化技术对CmRbohD1/D2进行基因敲除与超表达,发现CmRbohD1/D2均参与了盐胁迫早期南瓜根系H2O2信号的产生。进一步挖掘钙信号通路相关的蛋白激酶CIPK家族与南瓜RbohD1/D2的互作关系,发现CmCIPK1能同时与CmRbohD1和CmRbohD2互作,其表达模式与CmRbohD1/D2相似,通过根系转化技术验证CmCIPK1同样促进了盐胁迫早期南瓜根系H2O2信号爆发过程,是南瓜耐盐性的正调控因子。此外,我们鉴定了与CmCIPK1互作的CmCBL成员,分别是CmCBL1/2/6/7/8,对这些成员在盐胁迫下的表达量进行分析,发现CmCBL8表达量最高,进一步利用烟草瞬时表达探究了CmCBL8-CmCIPK1复合体对CmRbohD1和CmRbohD2产生ROS的影响,发现钙信号和CBL8-CIPK1复合体促进了RbohD1和RbohD2介导的ROS生成。另外,对钙信号通路相关的CDPK家族进行了分析,发现CmCDPK20是南瓜盐胁迫下最显著受诱导的基因,敲除CDPK20导致嫁接黄瓜耐盐性减弱,而超表达CDPK20则能显著提高嫁接黄瓜耐盐性,说明CDPK20同样是南瓜响应盐胁迫的关键基因。另外,对CmCDPK20的靶蛋白进行了鉴定,发现CDPK20可以与DREB2A互作并磷酸化DREB2A的241Ser和396Ser位点。本项目不仅挖掘到南瓜根系H2O2信号产生的两个关键基因CmRbohD1和CmRbohD2,还对其调控机制进行了深入解析,项目的完成既有利于加深对南瓜砧木嫁接提高黄瓜耐盐性信号转导机制的认识,还有利于促进砧用南瓜耐盐基因挖掘和种质创新。项目执行期间在Plant Communications、Plant Journal等刊物上发表SCI论文8篇,获批发明专利1件,与本项目有关的成果“设施瓜类蔬菜专用砧木选育和嫁接生产关键技术创新与应用”2024年获得湖北省科技进步二等奖。
南瓜CmoNAC1调控嫁接黄瓜耐盐性的分子机制
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批准号:32372794
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:别之龙
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依托单位:
砧用南瓜CmHKT1基因功能分析及其在嫁接黄瓜耐盐中的分子机理研究
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批准号:31772357
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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:2017
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负责人:别之龙
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依托单位:
H2O2调控嫁接黄瓜耐盐性的信号途径研究
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批准号:31572168
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:别之龙
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依托单位:
耐盐南瓜砧木嫁接限制NaCl胁迫下Na+向黄瓜接穗运输的细胞与分子机制
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批准号:31372110
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2013
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负责人:别之龙
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依托单位:
砧用南瓜盐胁迫响应基因表达谱分析及重要耐盐基因鉴定
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批准号:31172000
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项目类别:面上项目
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资助金额:52.0万元
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批准年份:2011
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负责人:别之龙
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依托单位:
NaCl胁迫对黄瓜幼苗PSⅡ功能和CO2同化的作用机制及嫁接调控
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批准号:30871738
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2008
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负责人:别之龙
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依托单位:
设施生菜生长模型的建立与优化研究
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批准号:30500346
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:8.0万元
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批准年份:2005
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负责人:别之龙
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依托单位:
国内基金
海外基金