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【Telegram中文版】我国科学家团队主导研究发现调节植物生长的氮营养信号“开关”【Telegram中文官网】

新华社记者 姚友明

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23日,西北农林科技大学生命学院刘坤祥教授领衔的植物氮素营养团队的研究成果在《科学》在线发表。这表明该团队主导研究发现了调节植物生长的氮营养信号“开关”。

氮元素是构成生物体最基本元素之一。农业生产中,硝态氮是增加农作物产量的重要因素。植物可以感受到不同浓度的硝态氮,并迅速发生转录水平、代谢水平、激素信号、根系及地上部分的协调生长和生殖生长等方面的变化,从而调控自身的代谢和生长反应。因此,硝态氮不仅是植物必需的矿质营养盐,也是重要的信号分子。

我国科学家团队主导研究发现调节植物生长的氮营养信号“开关”

植物NLP7转录因子具有硝酸盐分子开关的作用,结合硝酸盐后进入细胞核调控植物氮素利用。受访单位供图

20世纪90年代,科学家已经可以在基因水平确定硝态氮是一种信号分子,但并不清楚植物感受它的机制。2009年,有科学家发表文章认为CHL1/NRT1.1蛋白除了硝酸盐转运的功能以外,还存在感受硝态氮的功能。但刘坤祥根据多年研究认为,该蛋白不是一个主要的硝态氮感受器。

在此前研究的基础上,刘坤祥发现了新的植物硝酸盐信号“开关”NLP7蛋白。研究表明,NLP家族的NLP2/4/5/6/7/8/9作为转录因子,开启了硝酸盐诱导的转录重塑和物质运输、代谢、激素信号转导和根系及地上部分的生长等发育进程。通过新型的分子互作检测方法,刘坤祥等人证实了硝酸盐可以和NLP7蛋白直接互作。

据介绍,该研究结果的重大意义在于阐明了光合自养植物通过感受硝态氮进而激活植物信号转导网络和生长反应的调节机制,这一发现将为提高作物的氮利用效率,减少化肥使用和能源消耗,减轻由温室气体排放引起的气候变化,进而为支持农业的可持续发展提供新的启迪。