HOP1和HOP2调控植物生长与耐盐平衡的分子机制研究
批准号:
32100236
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李金鸽
依托单位:
学科分类:
植物与环境互作
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李金鸽
中文摘要
植物生长与抗逆的动态平衡是植物增产抗逆的关键。挖掘抗逆基因并解析其分子调控机理对培育高产耐逆作物品种具有重要指导意义。辅助分子伴侣在蛋白折叠过程中发挥重要作用,进而可能影响植物的正常生长发育和逆境胁迫响应。但植物如何通过辅助分子伴侣调控植物生长与耐逆的动态平衡尚不清楚。项目前期研究发现辅助分子伴侣HOP1和HOP2受盐诱导;在低浓度盐胁迫下,hop1 hop2突变体表现出盐敏感表型;外源施加植物激素油菜素内酯(BRs)能够提高突变体hop1 hop2的耐盐能力。因此,我们猜测油菜素内酯可能参与调控HOP1和HOP2的盐胁迫应答反应。本项目将通过解析HOP1、HOP2与油菜素内酯信号交叉调控的分子机理,逐步阐明HOP如何整合内源激素信号和外界盐胁迫信号调控植物生长与耐盐的平衡,进而为培育高产耐盐作物提供理论基础和借鉴意义。
英文摘要
The dynamic balance between growth and stress resistance is crucial for the high yield and stress-tolerance of crops. Discovering stress-tolerant genes and analyzing their molecular mechanism have a great guiding significance for the cultivation of high-yield and stress-tolerant crops. Co-chaperones play an important role in the process of protein folding, which may affect plant growth, development, and stress responses. However, the mechanism underlying the balance between growth and stress resistance through co-chaperones has remained elusive. In our previous study, we found HOP1 and HOP2 of co-chaperones HOP family were induced by the salt signal. The hop1 hop2 mutant was sensitive to even a low concentration of salt. While the exogenous application of BR could improve the salt tolerance. Therefore, brassinosteroid may be involved in regulating the salt stress response of HOP1 and HOP2. In this project, the cross-talk between HOP1, HOP2, and brassinosteroid signals will be analyzed. Our long-time goal is to gradually clarify the molecular mechanisms by which HOP regulating network integrates endogenous hormone signals and external salt stress signals to regulate the balance between plant growth and salt tolerance. This provides the theoretical basis and reference significance for the cultivation of high-yield and salt-tolerant crops.
随着全球气候、环境等问题的日益突出,粮食问题和生态问题仍是人类农业生产中面临的双重挑战。其中,土壤盐渍化是限制农业生产、威胁粮食安全的重要环境因素之一。培育和推广高产耐逆的农作物新品种是解决粮食安全的重要举措。植物作为固着生物,为适应土壤盐碱环境的变化,需要不断调整生长和耐盐之间的平衡来确保其生存与繁衍。因此,挖掘抗逆基因并解析其分子调控机理对培育高产耐逆作物品种具有重要指导意义。辅助分子伴侣HOP在蛋白折叠过程中发挥重要作用,进而可能影响植物的正常生长发育和胁迫响应。但植物如何通过辅助分子伴侣HOP调控植物生长与耐逆的动态平衡尚不清楚。本项目在前期研究基础上对HOP1和HOP2通过整合内源油菜素内酯信号和外源盐信号调控植物生长和耐盐平衡的分子机理展开研究。通过对野生型和hop1 hop2突变体中的BR含量以及BR信号通路中的转录因子BZR1的亚细胞定位进行分析,发现与正常条件相比,hop1 hop2在盐胁迫下BR含量减少,而且BZR1的细胞核定位没有显著变化。在转录水平上,盐胁迫处理后野生型中BR合成基因和响应基因被诱导表达,而在hop1 hop2突变体中表达量低于野生型。由此表明BR是导致hop1 hop2对盐敏感的重要因素。此外,利用Co-IP实验证明了HOP1,HOP2与BIN2,HSP90相互作用。通过Western blot和荧光定位分析发现盐胁迫下野生型中HOP1,HOP2,BIN2和HSP90在细胞核中积累,使得BZR1 被磷酸化,从细胞核进入细胞质,而在hop1 hop2中BIN2和HSP90的定位没有显著地动态变化。因此,本项目解析了 HOP1和HOP2 通过影响BR信号相关的BIN2-HSP90复合物的核质分配进而调控植物生长与耐盐的动态平衡,为培育高产耐盐作物提供理论基础和借鉴意义。
国内基金
海外基金