Programmed cell death (PCD) is an important mechanism of plants to defense attack of various pathogens. The cytosolic Ca2+ elevation is critical for triggering the PCD, but the regulation mechanism between PCD and Ca2+ release is not unclear. We screened out an Arabidopsis mutant sad2-5 with abnormal enhanced H2O2-specific calcium signaling, which was resulted from a T-DNA insertion in the Nucleo-cytoplasmic trafficking receptor gene SAD2. sad2-5 also showed obvious FB1-induced cell death and abnormal accumulation of H2O2. Lanthanum chloride (LaCl3), a broad spectrum calcium channel blocker, and H2O2 reducing agent GSH can restore the FB1 induced PCD phenotype of sad2-5. Co-IP experiment proved that SAD2 can interact with transcriptional factors MYB3 and MYB32. Based on above results, this project aims to detect whether MYB3 and MYB32 are the direct target of SAD2 during the PCD. Further, we will seek the MYB3 and MYB32-regulated downstream genes involved in the PCD through RNA-seq and Chromatin immunoprecipitation (CHIP) approaches, and test their in vitro interaction with MYB3 and MYB32 by electrophoretic mobility shift assay (EMSA). Also we detect their FB1-induced PCD phenotype, H2O2-specific calcium signaling and their relationship. Thereby, a comprehensive understanding on the mechanism of SAD2 functioning in the PCD is to be achieved. The findings will provide important theoretical basis for improving and enhancing the resistance of crops to adverse environments.
细胞程序化死亡(PCD)是植物防御病原菌的重要机制之一,而胞内钙离子浓度的快速升高对PCD至关重要,但二者之间调控机制尚不明确。我们筛选到一个细胞核质转运受体蛋白基因SAD2的T-DNA插入失活拟南芥突变体sad2-5,呈现出H2O2刺激的钙信号异常升高、伏马毒素B1(FB1)诱导的细胞致死和胞内H2O2异常累积表型,钙离子通道抑制剂LaCl3及H2O2还原剂谷胱甘肽GSH能够回复FB1诱导的PCD表型。Co-IP实验证明SAD2能够和转录因子MYB3、MYB32相互作用。本项目拟研究MYB3、MYB32是否为PCD反应中SAD2的作用底物,通过RNA-seq、CHIP和EMSA技术寻找与MYB3、MYB32互作的与PCD相关的下游基因,并检测这些互作基因突变体的FB1诱导表型、钙信号及二者间的关系,揭示SAD2在PCD反应中的作用机制,为改善和提高作物对不利环境的抵抗能力提供理论依据。
细胞程序化死亡(PCD)是植物防御病原菌的重要机制之一,而胞内钙离子浓度的快速升高以及H2O2的累积对PCD至关重要,但钙信号与H2O2信号与SAD2之间调控机制尚不明确;核质转运受体介导多个信号路径,在生物学反应过程中发挥重要作用,但介导抗病防御反应路径中的PCD反应(HR反应)还未见报道。我们筛选到一个细胞核质转运受体蛋白基因SAD2的T-DNA插入失活拟南芥突变体sad2-5,该突变体呈现出明显的FB1诱导的细胞致死表型即PCD表型。本项目旨在阐明SAD2在PCD反应路径中的作用靶基因及其作用机制。通过研究我们进一步明确了sad2突变体的FB1诱导的PCD表型,且这种FB1诱导的细胞致死表型部分依赖于钙信号和H2O2累积;同时我们检测到两个转录因子突变体myb30和myb32也呈现出明显的FB1细胞致死表型;通过双分子荧光互补实验BiFC和免疫共沉淀实验Co-IP证明SAD2蛋白能够和MYB30和MYB32互作;细胞核定位实验证明SAD2的突变影响了MYB30和MYB32的细胞核输入,影响了下游基因如抗病防御marker基因PDF的表达。由此判断MYB30和MYB32是SAD2在PCD反应路径中的作用靶基因,在PCD反应路径中SAD2基因的突变影响了MYB30和MYB32的细胞核进入,进而影响了MYB30和MYB32在细胞核内执行其对下游靶基因的调控作用,比如防御marker基因PDF的表达等,最终产生了PCD表型,同时钙信号和H2O2介导了这个反应路径。该项目的研究为深入解析SAD2在抗病防御反应中的作用机制提供了有力的证据,同时为改善和提高作物对不利环境的抵抗能力提供理论依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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