研究成果

Plant Physiology-左開井课题组揭示作物氮素高效利用新机制

發布時間:2021-07-22 

近日,上海交大農業與生物學院單細胞研究中心左開井課題組在知名雜志Plant Physiology上发表了题为 “CALMODULIN-LIKE 38 and PEP1 RECEPTOR 2 integrate nitrate and brassinosteroid signals to regulate root growth” 的研究论文。该研究发现,CML38和PEPR2两个蛋白共同整合氮素与油菜素内酯信号转导过程,协同调控根系发育,防止植物中N资源的快速消耗从而提高植物中氮素资源的合理利用。

氮素(N)是決定作物生長發育的主要營養因子,增施氮肥是提高農作物産量簡單、有效的方式。但是,由于農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境汙染問題。發掘氮素高效基因並開展作物新品種選育,對于減少氮肥施用提高農作物的産量,緩解氮肥過度使用的環境汙染具有重要意義。

研究發現,擬南芥中類鈣調蛋白CML38與小肽受體蛋白PEPR2相互作用,受硝酸鹽信號誘導,負調控硝酸鹽信號途徑相關基因表達,抑制硝酸鹽同化途徑;同時,CML38與PEPR2相互作用正向調控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個正-負向精細開關,既可以促進在低氮條件下根系發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,實現根系生長-氮素利用的動態平衡。

該研究結論爲深入研究氮信號網絡、發掘氮高效的調控因子提供理論依據,進而爲提高農作物産量提供重要的研究方向。

万森彩票博士生宋曉雲爲論文第一作者,左開井教授为通讯作者。该研究得到转基因专项(016AA08005-003, 2019AA08009-010)、生农交叉基金等项目资助。

 

撰稿:宋曉雲

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