解析根系生物钟响应氮素信号的分子机制

基本信息
批准号:31672223
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:宣伟
学科分类:
依托单位:南京农业大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭楠,张抒南,陈玉琴,郑祎,刘小红
关键词:
养分高效氮素侧根根系生物钟新技术
结项摘要

Nitrogen (N) is the most important nutrient for plants. To perceive the external fluctuating availability of both N concentrations and forms, plants have developed complex regulatory transcriptional networks to adapt their lateral root organogenesis. Recently, we uncovered a new mechanism, “root clock”, for plant to pre-pattern lateral roots along the primary axis in the plant model Arabidopsis. This root clock may represent a general mechanism for plants to coordinate primary root growth with root branching in order to optimize the uptake of nutrients from the soil. To access this hypothesis, the oscillating pattern of the root clock in response to altered N conditions in the crop model rice will be determined in this proposed project. Meanwhile, the involvement of auxin transport, biosynthesis, and signaling transduction on regulating root clock for external N signal will also be tested. In addition, we will further investigated the effect of newly identified C-TERMINALLY ENCODED PEPTIDES (CEPs) on root clock and its interaction with auxin signaling. The integration of the data obtained from these experiments will clarify the role of “root clock”, a novel emerging mechanism, in translating the external N signal to developmental signal for root development in rice. It will also provide a foundation for the development of novel strategies to increase the root N acquisition efficiency under N-limited conditions.

植物为了应对土壤中不同氮素形态和浓度的不均匀分布,通常通过复杂的基因调控网络修正其侧根的发生,并提高对有效氮的感应和吸收效率。我们最新发现侧根的发生受根系生物钟 (root clock) 的决定,但氮信号是否通过调控根系生物钟来改变侧根发生尚不清楚。因此,本课题将在拟南芥相关研究的基础上,以水稻为研究对象,探讨根系生物钟对不同氮素信号的响应及发生模式,分析生长素运输、合成和信号转导在介导根系生物钟对氮素信号响应过程中的作用机制。同时,研究C端编码小肽 (CEP) 作为新颖的氮信号响应分子对根系生物钟的调节作用,以及CEP与生长素之间的互作关系。结果将有助于解析氮素信号调控根系发育的分子机制,为提高根系对外源氮素的感应和氮素利用效率及培育氮高效作物提供候选基因和新的技术途径。

项目摘要

该项目探究不同氮素形态和浓度对水稻根系发育/根系生物钟的调控作用,并明确生长素和小肽信号在介导水稻根系响应氮素中的功能和分子机制。截止项目实施期结束,取得以下成效:1)完成不同氮素处理下水稻根系的表型测定,发现不同氮素形态对水稻根系发育的特异调控,且根尖对铵态氮的吸收会导致根尖酸化进而特异诱导根尖的螺旋化;2)证实了根系生物钟调控侧根发生在不同植物物种中具有保守型,氮素抑制水稻根系生物钟发生的频率;3) 结合药理学、分子生物学、遗传学手段研究并证实了生长素合成、信号转导和极性运输参与了氮素对水稻侧根发生和主根伸长的调控;通过测定不同氮素条件下根尖转录组的变化,鉴定了缺氮诱导的碳端编码小肽OsCEP2,并构建组织表达和遗传突变体材料,初步研究了OsCEP2在调控根系响应氮素中的作用。研究结果为提高水稻根系对外源氮素的感应和吸收利用效率提供了分子机制和候选基因。项目实施周期内,在国际权威期刊发表论文7篇;申请国家发明专利2项,申请水稻新品种权1项;培养研究生5人。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
4

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

DOI:10.11766/trxb202008100444
发表时间:2022
5

混采地震数据高效高精度分离处理方法研究进展

混采地震数据高效高精度分离处理方法研究进展

DOI:10.3969/j.issn.1000-1441.2020.05.004
发表时间:2020

相似国自然基金

1

根系对橡胶树/海芋间作系统中氮素竞争的响应机制

批准号:31301856
批准年份:2013
负责人:李娟
学科分类:C1512
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于根系无氧呼吸途径差异的小麦耐渍机理及其氮素调控机制解析

批准号:31801287
批准年份:2018
负责人:马尚宇
学科分类:C1310
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

蛋白磷酸酶HAD调控大豆根系响应磷营养变化的分子解析

批准号:31101593
批准年份:2011
负责人:田江
学科分类:C1511
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

ZmNPFs和ZmNRT2.1调节玉米根系氮素吸收的乙烯信号应答及其调控机制

批准号:31871546
批准年份:2018
负责人:张明才
学科分类:C1304
资助金额:60.00
项目类别:面上项目