植物蔗糖非酵解蛋白激酶SnRKs家族成员的功能研究进展开题报告

 2023-02-19 08:02

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

本课题的意义:植物在其生长发育过程中会受到各种生物胁迫和非生物胁迫。植物在进化过程中形成了复杂且精密的响应机制以应对各种逆境条件。蛋白激酶和磷酸酶是细胞内信号转导的主要成分,在应激反应中起重要作用,其中蔗糖非发酵(SNF1)相关蛋白激 酶基因(SnRK)在生物体中高度保守并参与各种生理过程。

国内外研究概况:SnRK 基因家族分为三个亚家族SnRK1、 SnRK2 和 SnRK3,本综述详细总结了植物中已经报道的 SnRKs 家族成员,阐明三个亚家族成员的进化及同源关系,并对其家族成员参与的生物学过程和功能分类进行梳理总结:SnRK1 是细胞信号转导途径中的关键组分,主要调控细胞内的能量平衡,可以与细胞内不同形式的糖相互作用,在逆境条件下响应生物和非生物胁迫,调节植物的生长发育;SnRK2参与依赖 ABA 和不依赖 ABA 的信号通路,调控渗透胁迫、气孔开闭、种子萌发、幼苗发育等植物生长过程;SnRK3 种类较多,作用底物不同,可以分别与CBL、SOS、ScaBP 等途径相互作用,调节细胞内干旱、盐碱等胁迫信号,影响细胞发生胁迫响应。SnRK家族蛋白质具有激酶的活性, 主要通过磷酸化修饰来调节蛋白质的活性和基因的表达, 从而达到调节代谢的目的。目前, 对于SnRK1的研究还比较模糊, 这可能与其功能的多样性有关。SnRK1参与胁迫响应、代谢调节以及生长发育等过程。而对于SnRK2的研究较为深入。SnRK3家族成员众多且有功能冗余, 对SnRK3家族成员的研究也较少并基本在拟南芥中。应用前景:虽然植物SnRKs 基因家族发现较早且已有很多研究,但是由于其作用底物的多样性以及基因来源的广泛性,人们对其作用机理以及信号通路间的关联性研究还不够清楚,所以深入了解 SnRKs 基因家族的研究现状,对以后 SnRKs 的作用机制研究以及其在植物抗逆中的作用是非常重要的。

2. 研究的基本内容和问题

蔗糖非酵解蛋白激酶(SnRKs)是植物胁迫响应过程中的一类蛋白激酶。近年来研究表明,植物SnRKs 基因家族成员在不同植物中参与调控 ABA 依赖和非 ABA 依赖的信号转导、生物及非生物胁迫响应、离子平衡、激素信号转导、糖代谢、种子萌发、气孔开闭、幼苗发育、根系伸长等过程,但全面完整的SnRKs 基因家族的功能还少见报道。本综述将对已经报道的不同植物中 SnRKs 基因三个亚家族进行进化分析、归纳阐述其研究进展,并对 SnRKs 基因三个亚家族在不同植物中的功能进行分类,为进一步研究 SnRKs基因家族在植物抗逆中的作用机制提供参考和帮助。

3. 研究的方法与方案

研究方法:通过查阅文献的研究方法获得资料,从而全面地、正确全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。

技术路线:利用南京农业大学图书馆数据库资源查阅相关文献、获取资料、总结文献、得出结论。

可行性分析:本项目由南京农业大学草业学院,指导老师陈煜副教授指导,南京农业大学提供了充足的论文数据库资源、陈煜老师为本综述提供思路和内容方面的指导,已有完成该综述的各项条件。

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4. 研究创新点

植物在自然界中面临各种环境侵害时候, 如干旱、盐、低温和病菌袭击, 会启动自身的抵御机制来适应各种侵害。

蔗糖非发酵相关的蛋白激酶(sucrose non-fermenting-1-related protein kinase, snrk)是广泛存在于植物中的一类ser/thr蛋白激酶, 参与各种胁迫信号传导通路, 对植物抵御不良环境起到重要作用。

植物中蔗糖非发酵相关的蛋白激酶共有38个成员,可以分为3个亚家族 snrk1、snrk2和snrk3。

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5. 研究计划与进展

2020年3月1日-2020年4月15日:通过查阅文献获取资料、总结数据和方法。

2020年4月15日-5月20日:处理数据,撰写综述。

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