發(fā)布日期：2018-10-16

研究發(fā)現(xiàn)硝酸鹽抑制共生結(jié)瘤的新機(jī)制

　　10月8日，Nature Plants 在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所謝芳研究組題為NIN interacts with NLPs to mediate nitrate inhibition of nodulation inMedicagotruncatula 的文章，該研究揭示了硝態(tài)氮素抑制蒺藜苜蓿共生結(jié)瘤的新機(jī)制。

　　豆科植物根系不僅可以直接從土壤中吸收氮素，還能與根瘤菌共生互作形成根瘤，根瘤菌在根瘤中將N2還原成NH4+為植物所用。根瘤菌的固氮作用是一個(gè)非常耗能的過(guò)程，當(dāng)土壤中存在充足氮素時(shí)共生結(jié)瘤過(guò)程被強(qiáng)烈抑制，該現(xiàn)象被稱(chēng)為“氮阻遏”。在土壤中硝態(tài)氮以硝酸鹽為主，硝酸鹽抑制豆科植物結(jié)瘤被廣泛報(bào)道，但其中的分子機(jī)理還不清楚。

　　NIN是共生結(jié)瘤所必需的轉(zhuǎn)錄因子，在擬南芥中與NIN同一家族的其他成員-NLP（NIN-Like Protein）卻在硝酸鹽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中扮演著重要角色。謝芳研究組的研究發(fā)現(xiàn)蒺藜苜蓿nlp1突變體或下調(diào)NLPs的表達(dá)能夠急劇降低硝酸鹽對(duì)共生結(jié)瘤的抑制，而過(guò)表達(dá)NLP1則會(huì)加強(qiáng)抑制，同時(shí)蒺藜苜蓿的5個(gè)NLP均能夠通過(guò)PB1結(jié)構(gòu)域與NIN相互作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)NLP1在硝酸鹽信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程中發(fā)揮重要作用，它能夠通過(guò)核-質(zhì)穿梭響應(yīng)并傳遞硝酸鹽信號(hào)。最后，該研究發(fā)現(xiàn)NLP1在響應(yīng)硝酸鹽后進(jìn)入細(xì)胞核，與NIN形成復(fù)合體，抑制NIN對(duì)下游CRE1 和NF-YA1等基因的激活，最終抑制根瘤的形成及氮素的固定。該研究揭示了NLP基因家族在硝酸鹽抑制共生結(jié)瘤過(guò)程中的重要作用，為提高豆科作物應(yīng)對(duì)“氮阻遏”提供了理論基礎(chǔ)。

　　該工作主要由研究員謝芳的博士研究生林杰順完成，助理研究員李曉琳和博士生羅振鵬參與相關(guān)工作。研究工作得到科技部、國(guó)家自然基金委和中科院等的資助。

來(lái)源：上海生命科學(xué)研究院