饭豆VuSTOP1调控植物酸铝耐性的结构功能解析

基本信息
批准号:31501827
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:范伟
学科分类:
依托单位:云南农业大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨静,刘美菊,许俊强,刘英超,赵力光
关键词:
铝毒酸害信号途径分子生理机制毒害解毒
结项摘要

Proton (H+) and aluminum (Al) are two major rhizotoxicities limiting plant growth in acidic soil. STOP1-like zinc finger transcription factors play important roles in regulating downstream genes involved in resistant mechanism of either stress. However, the STOP1-like proteins of different plant species show differentially regulated patterns in response to H+ and Al stress. In our previous study, a STOP1-like gene, VuSTOP1 from rice bean (Vigna umbellate) was characterized to play major role in H+ resistance but minor role in Al resistance. By comparing functional similarities and differences among STOP1-like proteins with other species, the hypothesis that N and/or C termini outside of conserved zinc-finger domain and protein phosphorylation are responsible for deferentially regulation of H+ and Al resistance mediated by STOP1-like protein was proposed. In this project, the biochemical and molecular methods as well as in planta complementation assays will be adopted to resolve structure-function relationship of VusSTOP1 in differential regulation of H+ and Al resistance, and find out the functional domains and amino acid residues. The carry out of the project will help to illustrate differential mechanism mediated by STOP1-like proteins under H+ and Al stress, reveal the interrelation among STOP1-like protein structure, modification, and function, and also provide theoretical basis and ideas for improving varieties with high H+ and Al resistance though a directional transformation of STOP1-like genes.

质子(H+) 和铝 (Al) 毒是酸性土壤上共存的胁迫因子。STOP1-like锌指蛋白在调控下游基因参与酸Al耐性中扮演了重要角色。然而,不同物种的STOP1-like在调控两种耐性时却存在功能差异。前期对耐酸Al饭豆(Vigna umbellate)VuSTOP1研究时发现,VuSTOP1主要在H+耐性中起作用,而对Al耐性贡献较小。结合其它物种中STOP1-like在功能上的共性与差异,提出非保守结构域的氨基酸序列和蛋白磷酸化是造成STOP1-like调控酸Al耐性差异的主要原因的假说。本项目采用生化与分子学手段,结合转基因功能回复验证,对VuSTOP1调控酸Al耐性进行结构-功能解析,找到功能区域和作用位点,阐明STOP1-like差异调控的作用机制,揭示STOP1-like结构、修饰与功能的相互关系,为定向改造STOP1-like以培育更加耐酸Al的种质资源提供理论依据和思路。

项目摘要

质子(H+) 和铝 (Al) 毒是酸性土壤上共存的胁迫因子。STOP1-like锌指蛋白在调控下游基因参与酸Al耐性中扮演了重要角色。然而,不同物种的STOP1-like在调控两种耐性时却存在功能差异。前期对耐酸Al饭豆(Vigna umbellate)VuSTOP1研究时发现,VuSTOP1主要在H+耐性中起作用,而对Al耐性贡献较小。结合其它物种中STOP1-like在功能上的共性与差异,探明:1)STOP1对H+耐性的调控在物种间比较保守,而对Al耐性的调控作用在物种间差异较大。与拟南芥AtSTOP1相比,饭豆VuSTOP1不能较大程度调控Al耐性的功能主要与N端的氨基酸序列差异有关,且这一过程依赖于PSKR1蛋白激酶介导的磷酸化修饰;2)饭豆VuSTOP1通过调控VuMATE1和VuMATE2介导的柠檬酸分泌的来部分增加Al耐性,但这一过程独立于ABA介导的信号转导途径之外。在Al胁迫早期VuSTOP1主要激活VuMATE2 的转录,在Al胁迫晚期,VuSTOP1部分激活VuMATE1的表达。但由于对后期起作用的VuMATE1激活较弱,因此不能贡献更多的柠檬酸分泌,而激活较强的VuMATE2 主要介导早期柠檬酸分泌,因此调控作用也比较有限,从另一侧面解释了饭豆VuSTOP1具有部分调控Al耐性的功能。上述结果为定向改造STOP1-like以培育更加耐酸Al的种质资源提供理论依据和思路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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