Plant Physiology-左開井課題組揭示作物氮素高效利用新機(jī)制
近日，上海交大農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院單細(xì)胞研究中心左開井課題組在知名雜志Plant Physiology上發(fā)表了題為 “CALMODULIN-LIKE 38 and PEP1 RECEPTOR 2 integrate nitrate and brassinosteroid signals to regulate root growth” 的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)，CML38和PEPR2兩個(gè)蛋白共同整合氮素與油菜素內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，協(xié)同調(diào)控根系發(fā)育，防止植物中N資源的快速消耗從而提高植物中氮素資源的合理利用。
氮素（N）是決定作物生長發(fā)育的主要營養(yǎng)因子，增施氮肥是提高農(nóng)作物產(chǎn)量簡單、有效的方式。但是，由于農(nóng)作物對氮肥的吸收利用率較低，近年來氮肥的過量施用造成一系列環(huán)境污染問題。發(fā)掘氮素高效基因并開展作物新品種選育，對于減少氮肥施用提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，緩解氮肥過度使用的環(huán)境污染具有重要意義。
研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中類鈣調(diào)蛋白CML38與小肽受體蛋白PEPR2相互作用，受硝酸鹽信號誘導(dǎo)，負(fù)調(diào)控硝酸鹽信號途徑相關(guān)基因表達(dá)，抑制硝酸鹽同化途徑；同時(shí)，CML38與PEPR2相互作用正向調(diào)控BR信號途徑傳遞，有利于增加BES1的去磷酸化水平。CML38與PEPR2在低氮信號條件下，如同2個(gè)正-負(fù)向精細(xì)開關(guān)，既可以促進(jìn)在低氮條件下根系發(fā)育尋找土壤中新的氮源，又可以抑制根系過快生長防止氮素快速消耗，實(shí)現(xiàn)根系生長-氮素利用的動態(tài)平衡。
該研究結(jié)論為深入研究氮信號網(wǎng)絡(luò)、發(fā)掘氮高效的調(diào)控因子提供理論依據(jù)，進(jìn)而為提高農(nóng)作物產(chǎn)量提供重要的研究方向。
上海交通大學(xué)博士生宋曉云為論文第一作者，左開井教授為通訊作者。該研究得到轉(zhuǎn)基因?qū)ｍ?xiàng)（016AA08005-003, 2019AA08009-010）、生農(nóng)交叉基金等項(xiàng)目資助。
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撰稿：宋曉云
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