《擬南芥MAPK級聯信號系統調控植物回響低磷的機制研究》是依託中國農業大學，由任東濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥MAPK級聯信號系統調控植物回響低磷的機制研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：任東濤
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷是植物必需的大量營養元素之一，對植物的生長、發育及繁殖起著重要作用。土壤中可被植物直接吸收的磷的含量很低，嚴重威脅農作物生產。植物在長期適應過程中進化產生了回響低磷脅迫的機制。研究植物對低磷回響的機制將為培育可高效吸收及利用磷的作物提供重要的理論基礎。多年來，研究者揭示了植物低磷回響的大量下游組分和一些次級回響信號，但該研究領域中，有關磷受體(或感受器)、接受受體來源信號的信號轉導系統的研究很缺乏。項目組前期的研究結果發現：MKK9-MPK3/MPK6參與的MAPK級聯信號系統調控多種磷回響基因的轉錄、植株對磷的吸收和積累；該級聯信號系統對低磷回響的調控可能是通過磷酸化轉錄因子TFx來調控WRKY75的表達,進而調控下游回響基因。本項目擬研究植物低磷回響過程中MKK9-MPK3/MPK6的上游MKKKx和下游TFx,闡明一條接受受體來源信號的信號轉導系統，揭示其調控植物對低磷回響的機制
結題摘要
磷是植物必需的大量營養元素之一，對植物的生長、發育及繁殖起著重要作用。土壤中可被植物直接吸收的磷的含量很低，嚴重威脅農作物生產。植物在長期適應過程中進化產生了回響低磷脅迫的機制。研究植物對低磷回響的機制將為培育可高效吸收及利用磷的作物提供重要的理論基礎。多年來，研究者揭示了植物低磷回響的大量下游組分和一些次級回響信號，但該研究領域中，有關磷受體(或感受器)、接受受體來源信號的信號轉導系統的研究很缺乏。項目組前期的研究結果發現：MKK9-MPK3/MPK6 參與的MAPK 級聯信號系統調控多種磷回響基因的轉錄、植株對磷的吸收和積累；該級聯信號系統對低磷回響的調控可能是通過磷酸化特定轉錄因子來調控WRKY75 的表達,進而調控下游回響基因。項目通過酵母互作方法，從擬南芥中的MKKK基因中篩選到MKKK15、RAF22和ZIK4能與MKK9互作。利用Pull down、Co-IP和磷酸化方法證明，RAF22和ZIK4能與MKK9在體外和體內互作並磷酸化MKK9。但突變體和互補植株磷含量及吸收測定證明，ZIK4是磷回響中MKK9的上游MKKK。利用WRKY75啟動子刪除及酵母雙雜交的篩選，得到MYC3和MYC4可能是ZIK4-MKK9-MPK3/MPK6磷酸化底物，磷酸化後轉錄因子結合啟動子的能力增強；對這兩個基因的突變體及過表達模擬植株中的磷含量、磷吸收及下游磷回響基因的分析，證明MYC3和MYC4確實是該級聯調控WRKY75基因回響磷表達的轉錄因子。根據項目的研究結果，我們提出MAPK級聯介導的磷回響模型：該MAPK級聯可以被磷信號激活，進而磷酸化兩個MYC增強對WRKY75啟動子的結合，增加WRKY75的表達，提高植株磷吸收能和植株磷含量。項目研究的完成對全面理解磷回響的信號轉導機制提供了新的理論依據。
