《兩個全新擬南芥生物鐘基因的分子調控機制研究》是依託河北師範大學，由徐小冬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：兩個全新擬南芥生物鐘基因的分子調控機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐小冬
- 依託單位：河北師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物鐘在轉錄水平上直接調控著百分之十以上的植物基因表達，參與調節諸多新陳代謝和生長發育過程，使植物能夠積極回響內外因子的變化，提高其適應性和競爭力。當前植物生物鐘多重反饋調控模型中仍有很多未知的調控元件有待鑑定和研究。本課題申請人利用系統生物學的方法鑑定出了兩個新的生物鐘相關基因：SA5與CS1，擬從四個主要方向進行深入研究：1. 在擬南芥生物鐘調控網路中的位置及可能的分子作用機制；2. 溫度補償機制中的作用；3. 二氧化碳如何通過SA5調控生物鐘及其生物學意義；4. SA5與CS1基因在進化過程中發生歧化選擇的機理和意義。對生物鐘機制的深入研究將有助於改造農作物的地域性，利用光周期依賴的開花現象，增強植物抗逆性、適應性和競爭力，提高作物生物量。本課題通過對全新的生物鐘基因的研究，將進一步完善已有的植物生物鐘調控理論，同時有很大的套用前景。
結題摘要
內源生物鐘系統所調控的晝夜節律性使得生物體能夠適應24小時為周期的環境因素的節律性變化，適時調節自身的新陳代謝和生長發育過程，通過周期節律性生長促進光合效率和生物量的增加與積累。模式生物擬南芥中的生物鐘分子調控模型由多重負反饋環路組成，然而核心振盪器如何精確調控多種節律性的機制仍不清楚。本課題利用系統生物學的方法鑑定出兩個全新的生物鐘相關基因SA5/CS1（命名並後續標註為Morning Tea Time, MTT1/MTT2），按照項目的研究目標和年度計畫對其在植物生物鐘系統中的位置、可能的分子作用機理、溫度補償機制中的作用、如何受二氧化碳調節等內容進行了深入研究。研究結果表明：1、MTT1/MTT2定位於細胞核中；參與生物鐘系統對晝夜節律的調控；它們分別與已知的清晨生物鐘系統核心調控的Myb類轉錄因子CCA1 /LHY /RVE8 /RVE4 在細胞核內互作，且蛋白互作過程亦呈現出24小時節律性，既受生物鐘系統調控；我們鑑定出MTT1/MTT2的C端兩個功能位點參與其與上述生物鐘核心組分的蛋白間互作；2、MTT1/MTT2具有轉錄激活活性，但不能直接結合到傍晚回響的生物鐘基因啟動子區的EE元件上；MTT1/MTT2可以參與RVE8/RVE4對其靶基因PRR5的轉錄激活調節；遺傳學分析表明，清晨基因共同的靶基因TOC1位於MTT1/MTT2作用途徑的下游；3、MTT1/MTT2介導光信號對生物鐘系統的調節，影響到光周期調控的開花、光形態建成反應；4、MTT1/MTT2介導植物對環境中溫度及CO2濃度變化的回響，但不直接參與生物鐘溫度補償機制的調節。該課題對全新生物鐘調控組分MTT1/MTT2作用機理的研究結果，揭示其可能做為生物鐘核心轉錄調控組分RVE8/RVE4/CCA1/LHY的重要輔助因子直接參與晝夜節律的精細調節，該研究成果對於完善已有的生物鐘調控理論、改造農作物地域依賴性，利用光周期調控的開花時間性、增強植物的環境適應性和生存競爭力具有重要的理論意義和套用前景。
