TMK介导的生长素信号途径调控植物高温胁迫响应的分子机制
批准号:
32070309
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
黄荣峰
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:
黄荣峰
中文摘要
全球变暖成为农业生产的巨大威胁,环境温度升高导致农作物正遭受越来越棘手的高温胁迫,研究植物高温响应调节机制迫在眉睫。生长素不仅对植物生长发育的调控至关重要,而且在植物响应复杂环境过程中发挥关键作用,然而其中机制知之甚少。我们的研究发现,生长素参与植物高温响应,且生长素信号途径关键因子TMK1对于植物高温响应至关重要,其突变体呈现对高温不耐受的响应缺陷。通过蛋白质组学和生化分析显示TMK1和热激转录共激活因子MBF1c特异性互作,且TMK1直接磷酸化MBF1c第十位苏氨酸;MBF1c的磷酸化提高了其结合DREB2A启动子区的亲和力;更重要的是,TMK1磷酸化MBF1c是其行使高温胁迫响应所必需。本课题拟在此基础上,进一步解析TMK1-MBF1c通路是否介导生长素信号响应高温胁迫并深入剖析其分子机制,将为改善植物耐高温提供新的研究策略。
英文摘要
The high temperature damages the production of crops, which becomes more serious in recent years. It is urgent to explore the novel mechanisms of plant responses to high temperature. Auxin, one of the pivotal hormones in plant, plays important roles in regulation of plant growth and stress responses. However, it is still unclear how auxin signaling elaborately regulate environment stress responses. Our recent study found that TMK1, a key component in auxin signaling, participates in high temperature stress responses. tmk1 mutant displays hypersensitive to high temperature and lower survival rates comparing with wild type and other tmks mutants. We also showed that TMK1 directly interacts with MBF1c, which is a key transcriptional coactivator in plant high temperature signaling pathway. Furthermore, TMK1 can directly phosphorylate MBF1c at Thr10, and the phosphor-mimic of MBF1c enhance its DNA binding affinity to the promoter of DREB2A. More importantly, the phosphorylation of MBF1c by TMK1 at Thr10 is required for its function in heat temperature stress responses. In this proposal, we will further explore the molecular mechanisms of TMK1-MBF1c in responses to high temperature and auxin-TMK1 signaling transduction in regulation of MBF1c function in heat signaling. This will provide potential molecular strategy for improving plant thermotolerance.
全球变暖对农业生产构成巨大的威胁,并严重影响了国家的粮食安全,解析植物新的高温耐受机制刻不容缓。高温胁迫下,植物体内正常的激素水平及其信号通路会被切换和重置到“逆境状态”。生长素,作为最重要的植物激素之一,不仅对植物生长发育的调控至关重要,而且在植物响应环境胁迫过程中发挥关键作用,然而其中机制知之甚少。.我们前期的研究发现,生长素参与植物高温响应,且生长素膜受体激酶TMK1对于植物高温响应至关重要,其突变体呈现对高温不耐受的响应缺陷。蛋白质组学和生化分析显示TMK1和热激转录共激活因子MBF1c特异性互作,且TMK1直接磷酸化MBF1c第十位苏氨酸残基。在此基础上,本项目进一步探索,发现MBF1c的磷酸化提高了其对高温响应基因DREB2A启动子P3区域核苷酸序列的亲和力;且MBF1c可能作为核苷酸锚定蛋白通过招募转录机器RNA聚合酶II复合体调控下游高温响应基因的表达。通过高温胁迫下遗传材料的表型分析显示,TMK1磷酸化MBF1c是其行使高温胁迫响应所必需,与TMK1在同一条高温信号途径介导植物高温耐受。有意思的是,我们还发现,高温可以快速激活TMK1激酶活性,随着高温胁迫时间的延长,其抑制TMK1基因的表达,进而将TMK介导的生长发育调控切换到逆境耐受状态。最终,我们的研究发现了一条新的植物响应和耐受高温胁迫的信号通路:从膜受体感知到细胞质内的靶标蛋白的互作磷酸化修饰,到细胞核内下游响应基因的表达调控。同时,靶标蛋白和磷酸化靶位点的鉴定为改良和创制高温耐受型农作物提供潜在的有效分子位点。
TMK4-NIA1/2模块介导生长素和氮素协同调控侧根发育的分子机制
-
批准号:32470276
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:50.00万元
-
批准年份:2024
-
负责人:黄荣峰
-
依托单位:
国内基金
海外基金