气孔运动日节奏中光调节保卫细胞RopGEF2水平和活性的分子机制研究
批准号:
32070191
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
陈玉玲
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈玉玲
中文摘要
自然光照下气孔运动呈现早晨逐渐开放、午后逐渐关闭的日节奏,但其调控机制目前还不清楚。鸟苷酸交换因子RopGEF2是红光诱导气孔开放的负调控因子,前期研究发现ropgef2突变体气孔开度在12:00-16:00明显大于野生型;保卫细胞中RopGEF2的mRNA和蛋白水平存在先升高、后下降的日变化,MG132能抑制RopGEF2的降解;且红光活化的K1激酶能将RopGEF2磷酸化;表明RopGEF2受到了转录和翻译后修饰的调节。本项目拟在已有基础上利用生理生化及遗传学的研究方法重点研究:光信号通路中关键转录因子在保卫细胞中对RopGEF2的转录调节作用;光下K1的活性变化特征及其对RopGEF2的活性、气孔运动的影响;RopGEF2的磷酸化、泛素化与其蛋白稳定性之间的关系。本项目研究将揭示光通过调节保卫细胞中RopGEF2的水平和活性来抑制气孔过度开放的机制,也将丰富气孔运动的调控网络。
英文摘要
Stomatal apertures undergo gradual increase in the morning and gradual decrease afternoon under natural condition. However, the underline mechanism has not been completely understood. Guanine nucleotide exchange factor RopGEF2 is a negative regulator in red light-induced stomatal opening. Our recent works revealed that the stomatal apertures of ropgef2 mutant were larger than these of wild type from 12:00 noon to 4:00 pm. The mRNA and protein level of RopGEF2 in guard cells also exhibited a gradual increase in the morning and gradual decrease afternoon, and MG132 inhibited the degradation of RopGEF2. Furthermore, a red light-activated K1 kinase phosphorylated RopGEF2, suggesting that RopGEF2 was regulated by transcription and posttranslational modification. Based on these results, in this work, using the techniques of physiology, biochemistry and genetics, we will mainly investigate: transcriptional regulation of guard cell RopGEF2 by the key transcription factors in light signaling pathway; the dynamic changes of K1 activity under light, and the effect of K1 on RopGEF2 activity and stomatal movements; relationship between RopGEF2 phosphorylation, ubiquitination and its’ stability. Research in this work will reveal a mechanism for light to fine-tune the level and activity of RopGEF2 in guard cells to prevent excess stomatal opening, and will also enrich the regulatory network of stomtal movements.
在昼夜周期的光照期间,气孔开度呈现先升高后下降的日节奏。气孔开关运动通过影响水分蒸腾和光合作用两个生理过程,对作物产量产生重要影响作用。植物气孔运动日节奏中会启动正调控机制促进气孔张开,同时也会启动负调控因素从而防止气孔开度过大,降低水分利用效率。但目前缺少负调节因子的动态调节机制。鸟苷酸交换因子RopGEF2能通过抑制光下气孔开放负调控气孔运动日节奏,且保卫细胞中RopGEF2蛋白水平随着气孔开关的动态变化呈现先升高后下降的趋势,但RopGEF2在转录、活性和降解过程的调控机制还不清楚。本项目对光照后调节RopGEF2转录的因子、调节RopGEF2活性的激酶以及介导RopGEF2降解的E3连接酶进行了探究,结果表明,(1)光信号途径的转录因子PIF1、PIF3、PIF4和PIF5均在光诱导气孔开放的过程中起负调控作用,且PIF1、PIF3、PIF4和PIF5在植物体内和体外均能与RopGEF2启动子的G-box结合,并促进RopGEF2的表达。(2)蛋白激酶K1在光下气孔运动日节奏中起负调控作用,且光能够诱导保卫细胞中K1和RopGEF2的磷酸化水平先升高后下降;K1能将RopGEF2磷酸化,RopGEF2在S18位点的磷酸化抑制了其降解,在S352的磷酸化促进了其与底物ROP2的结合和GEF活性,两个位点的磷酸化协同调节了RopGEF2的活性和稳定性,使RopGEF2在气孔开度最大时发挥最强的抑制作用。(3)E3泛素链接酶PUBa和PUBb在光下气孔运动日节奏中起正调控作用,PUBa/b能与RopGEF2发生互作,且能将RopGEF2泛素化,从而促进其降解。本项目研究结果揭示了光照后保卫细胞中RopGEF2在转录、活性和蛋白稳定性方面的调节机制,该研究的结论不仅为光下的气孔运动机制提供新的证据,也为通过基因工程方法改善作物生理、从而提高产量提供理论依据。
蓝光诱导气孔开放过程中Phot1受体与MAPKKKa-MKKb关系的研究
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批准号:31571450
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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:陈玉玲
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依托单位:
小G蛋白ROP7对光诱导气孔开放的负调控作用及其信号转导机制的研究
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批准号:30970226
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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:2009
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负责人:陈玉玲
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依托单位:
质外体钙调素调节气孔运动过程中异三聚体G蛋白和一氧化氮的关系
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批准号:30670173
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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:2006
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负责人:陈玉玲
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依托单位:
国内基金
海外基金