西農(nóng)大團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)植物硝酸鹽信號“開關(guān)”

9月23日，西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉坤祥教授植物氮素營養(yǎng)團(tuán)隊研究成果《NLP7轉(zhuǎn)錄因子是植物的一個硝酸鹽受體》在《科學(xué)》在線發(fā)表。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，硝態(tài)氮是增加農(nóng)作物產(chǎn)量的重要因素。植物可以感受到不同濃度的硝態(tài)氮，并迅速發(fā)生代謝水平、根系及地上部分的協(xié)調(diào)生長和生殖生長等方面的變化，從而調(diào)控自身的代謝和生長反應(yīng)。因此，硝態(tài)氮不僅是植物必需的礦質(zhì)營養(yǎng)鹽，也是重要的信號分子。
20世紀(jì)90年代，科學(xué)家已可以在基因水平確定硝態(tài)氮是一種信號分子，但并不清楚植物感受它的機(jī)制。2009年，有科學(xué)家認(rèn)為CHL1/NRT1.1蛋白除了硝酸鹽轉(zhuǎn)運的功能以外，還存在感受硝態(tài)氮的功能。隨后的10多年里，很多研究者認(rèn)為CHL1/NRT1.1是硝酸鹽的感受器。但劉坤祥根據(jù)多年研究認(rèn)為，CHL1/NRT1.1蛋白不是一個主要的硝酸鹽感受器。
基于此前研究，劉坤祥發(fā)現(xiàn)新的植物硝酸鹽信號“開關(guān)”——NLP7蛋白，并于今年8月取得重大成果，確定NLP7蛋白代表陸生植物的一種硝酸鹽受體。研究表明，NLP7蛋白所在的“NLP家族”成員可以啟動硝酸鹽誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄重塑，控制物質(zhì)運輸、代謝、激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、植物根系及地上部分的生長等發(fā)育進(jìn)程。同時，劉坤祥通過新型的分子互作檢測方法證實硝酸鹽可以和NLP7蛋白直接互作。
該研究結(jié)果闡明了光合自養(yǎng)植物通過感受硝態(tài)氮進(jìn)而激活植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和生長反應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制，將為提高作物的氮利用效率、減少化肥使用和能源消耗、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新的思路。