新生理学:硝酸盐抑制根瘤形成机制的研究进展

来源：分子植物卓越中心，2022年3月17日08:25

最近，中国科学院分子植物科学卓越与创新中心植物分子遗传学国家重点实验室的谢芳研究员团队和巴黎萨克雷大学/巴黎植物科学研究所的Florian Frugier教授团队与NLP 1合作，直接控制编码肽的P 1基因的表达，以响应

最近，中国科学院分子植物科学卓越与创新中心植物分子国家重点实验室研究员谢芳团队和法国萨克雷大学/巴黎萨克雷植物科学研究所教授Florian Frugier团队合作，发表了一篇关于新植物学家的研究论文，题为NLP 1直接控制编码肽的ce P1基因响应硝酸盐的表达。揭示了蒺藜苜蓿MtNLP1转录因子通过与小肽编码基因MtCEP1启动子上的半NRE(hNRE)元件结合，介导硝酸盐抑制其表达的分子机制。

氮是植物必需的营养元素之一。硝态氮不仅可以被植物直接吸收利用，还可以作为重要的信号分子调节植物对氮的响应、吸收和代谢相关基因的表达，从而影响植物的生长发育。豆科植物可以通过与根瘤菌的共生相互作用获得生长所需的氮，但共生固氮是一个消耗植物能量的过程。当土壤中存在高浓度的氮时，氮作为信号分子会影响共生固氮基因的功能，从而抑制共生固氮过程。以往的研究表明，转录因子MtNLP1是硝态氮抑制结瘤的核心成分，通过局部和系统的方式调节抑制根瘤形成。

CEPS (C端编码肽)编码一类小肽，在植物根部合成后转运到地上，通过与其受体结合，系统地调节氮的吸收。CEPs基因的表达水平依赖于土壤中的氮浓度，在低氮条件下被诱导表达，而在高氮条件下被抑制。然而，其表达调控的机制尚不清楚。根据在拟南芥中的研究报告，AtNLP7不仅具有激活能力，还具有抑制功能。因此，研究人员推测蒺藜MtNLP1可能参与了硝酸盐抑制CEPs基因的表达。

本研究将合成的MtCEP1小肽分别添加到野生型突变体和nlp1突变体中，分析MtCEP1小肽对结瘤的促进作用是否会受到影响。结果表明，MtCEP1小肽不依赖MtNLP1促进肿瘤形成，这表明MtCEP1可能作用于MtNLP1的下游。转录水平的进一步分析证实硝酸盐对CEP1基因表达的抑制依赖于MtNLP1。研究人员使用地塞米松(DEX)诱导表达系统，发现MtNLP1可以抑制MtCEP1的表达。双荧光素酶报告基因检测系统的结果也表明MtNLP1可以抑制MtCEP1启动子对硝酸盐的反应活性。通过截短实验和序列比对，发现CEP基因启动子的NRE(硝酸盐反应元件)元件比MtNLP1激活基因的短，因此将其命名为hNRE(半NRE)。进一步的研究表明，CEP1启动子上的hNRE是NLP1结合所必需的，并且hNRE在拟南芥的CEP启动子上也是保守的，这表明这种调节不仅存在于豆科植物中。

研究发现，MtNLP1不仅可以作为转录激活因子激活MtCLE35基因的表达，从而介导硝酸盐抑制结瘤，还可以通过与CEP1基因的启动子结合，作为抑制剂抑制CEP1基因的表达，从而具有双功能转录活性。同时，本研究也揭示了氮抑制CEP基因表达的机制。(100yiyao.com)

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