研讨发现水稻耐旱反馈与氮素异化协同调控的分子机制

起源：分子动物迷信杰出立异中间 2021-09-16 08:28

国内学术期刊Molecular Plant颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间晁代印研讨组研讨论文。该研讨发现耐旱负调控转录因子DST可以间接激活硝酸还原酶编码基因OsNR1.2的表白来调控水稻硝酸盐异化，提醒了水稻干旱钳制相应与氮异化协同调控的分子模块，匆匆进了关于动物干旱钳制下氮代谢重编程调控机制的懂得。氮素应用效率（NUE）和

国内学术期刊Molecular Plant颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间晁代印研讨组研讨论文。该研讨发现耐旱负调控转录因子DST可以间接激活硝酸还原酶编码基因OsNR1.2的表白来调控水稻硝酸盐异化，提醒了水稻干旱钳制相应与氮异化协同调控的分子模块，匆匆进了关于动物干旱钳制下氮代谢重编程调控机制的懂得。

氮素应用效率（NUE）和抗旱性是越来越多被育种学家存眷的两个次要性状，由于这两特性状不仅影响作物产量，并且与情况维护和农业可继续倒退亲密相关。NUE是动物生物学和农学研讨的一个热门成绩。一系列的转运体、酶和旌旗灯号因子曾经被确定，但它们的转录调控机制仍旧很年夜水平上未知。先前的研讨标明，氮异化在应答干旱等情况压力时遭到克制，这是一种顺应性代谢重编程。这种代谢重编程有助于进步动物的抗旱性，但对正常前提下高氮肥应用率的工程作物提出了挑战，而提醒这一进程造成的分子机制对解决耐旱性与NUE的抵触具备紧张意义。

该研讨发现水稻耐盐旱渐变体dst在试验室苗期以及年夜田临盆中都表示出低氮敏感以及氮应用效率降低的表型，标明DST是水稻氮素排汇或应用所必须的。深化研讨显示，dst及其多个等位渐变体dst-crispr表示出低硝态氮敏感表型，同时对硝酸盐相似物氯酸盐表示出耐受表型，但在其他形状的氮为专注氮源的环境下与家养型相比没有显明区别，阐明DST参加调控水稻对硝态氮的排汇或异化。硝酸根还原酶活性以及硝酸根含量的测定显示，dst渐变体中的硝酸根还原酶活性下降，但硝酸根含量反而稍微添加，标明DST是通过匆匆进硝酸根的异化而不是硝酸根的排汇转运正向调控水稻氮素应用效率的。

通过对水稻中三个能够的硝酸根还原酶编码基因OsNR1.1、OsNR1.2和OsNR2的表白量阐发发现，dst渐变体中仅有OsNR1.2在分歧浓度硝酸根处置前提下的表白量均年夜幅度低于家养型，而进一步的OsNR1.2启动子驱动的GUS申报基因进一步证明了这一点，标明DST能够通过调控OsNR1.2的表白调理硝酸根还原酶活性。联合单杂交、凝胶迁徙试验、染色质免疫积淀试验及转录激活试验，该研讨进一步证明了DST可以通过间接联合OsNR1.2启动子激活OsNR1.2的表白。该研讨随后的研讨证明，OsNR1.2编码了一个依赖于NADH的硝酸根还原酶，而且是水稻硝酸根异化以及氮素应用效率所必须的。

该研讨对浸透钳制下OsNR1.2在朝生型中花11和dst中的表白量进行了检测，发现干旱钳制下中花11中的OsNR1.2表白量显着下调，而在dst中OsNR1.2的下调简直不显明，显示干旱前提下硝酸根还原酶活性的降低是由DST介导的。乏味的是，在硝酸盐短缺时，功效缺失渐变体osnr1.2比家养型ZH11更能耐受浸透钳制，进一步证明了克制氮异化有助于水稻在干旱钳制下存活。然而，当硝酸盐缺乏时，渐变体dst以及osnr1.2对浸透钳制的耐受性与家养型中花11相比无显着差异，这一证据支持了DST-OsNR1.2模块介导了浸透钳制下氮异化的克制。这些证据同时也标明DST-OsNR1.2模块介导的干旱钳制下氮异化重编程在抗旱性方面发扬侧重要作用。

综上，该研讨不仅鉴定了两个参加水稻氮素应用的新基因，并且提醒了干旱钳制下氮素异化重编程的调控模块。这些发现对懂得水稻氮素应用若何被调控以及氮代谢的重编程若何匆匆进情况顺应具备紧张意义。新的实际框架无望为解决高氮肥应用率耐旱水稻种类选育窘境提供新的视角，并对合理施用氮肥进步作物抗旱性提出存眷。(100yiyao.com）

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