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拟南芥CESA的磷酸化修饰调控细胞伸长生长的分子机制

拟南芥CESA的磷酸化修饰调控细胞伸长生长的分子机制
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  • 批准号:31770207
  • 批准年度: 2017年
  • 学科分类:植物结构与功能(C020101) |
  • 项目负责人:陈少林
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:西北农林科技大学
  • 资助金额:60万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2018年01月01日 至 2021年12月31日
  • 中文关键词: 拟南芥;CESA;磷酸化;伸长;生长
  • 英文关键词:Protein Complex;Phosphorylation;Polysaccharides;Synthesis;Macromolecular Interaction

项目摘要

中文摘要

植物细胞生长过程对于其形态建成及发挥特定功能至关重要。阐明细胞壁结构与功能的关系是了解植物细胞生长和形态建成的关键。申请人在前期研究中发现,纤维素合成酶CESA1和CESA3部分位点的磷酸化修饰,在调控纤维素合成和细胞伸长生长方面有重要作用,然而相关机制尚未明确。拟南芥CESA1和CESA3有数十个磷酸化位点,本课题拟从CESA磷酸化位点的物种间进化关系及其蛋白组数据挖掘入手,揭示不同位点的功能意义,选定重点研究位点。针对所选位点,构建模拟磷酸化和去磷酸化突变体,通过表型分析,明确相关位点的功能。利用活细胞成像,测定微管引导的CESA复合体双向合成移动。结合突变体细胞壁的原子力和超分辨显微成像分析,明确不同位点的磷酸化对纤维素合成和细胞壁结构的影响,揭示细胞壁结构与功能的内在联系,阐明CESA的磷酸化修饰调控细胞伸长生长的分子机制。本研究对于探索植物细胞生长和形态建成具有重要意义。

英文摘要

Plant cell expansion and morphogenesis plays an important role in controlling plant size and shape. Understanding structure-function relationships of plant cell walls is essential for the study of plant cell expansion and morphogenesis. Our previous studies demonstrated that phosphorylation of some residues of cellulose synthase CESA1 and CESA3 play important roles in the control of cellulose biosynthesis and cell elongation, but the underlying mechanisms are still unclear. CESA1 and CESA3 have been identified to have dozens of phosphorylation sites. This study will start with an analysis of evolution of CESAs and their phosphorylation sites across species, along with quantitative phosphoproteome data mining and analysis, to identify the functional significance of various CESA phosphorylation sites and select the sites for further study. Phosphomimetic and non-phosphorylatable mutations of selected CESA phosphorylation sites will be constructed and examined for their effects on cellulose synthesis and cell elongation. Live cell imaging will be used to analyze bidirectional mobility of CESA movement along microtubules. Structural differences of mutant cell walls will be examined with previously established procedures using atomic forced and super-resolution microscopes. Profiling differences among CESA mutants in their functions and cell wall structures will help clarify the structure and function relationships of plant cell walls of the mutants as well as the underlying mechanisms of CESA phosphorylation to regulate plant cell expansion and morphogenesis. This study will make a significant contribution to our understanding of plant cell expansion and morphogenesis.

评估说明

    国家自然科学基金项目“拟南芥CESA的磷酸化修饰调控细胞伸长生长的分子机制”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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