山農大泰山學者PlantCell發表研究新成果

　　1月7日，來自山東農業大學、華中農業大學和加州大學圣地亞哥分校的研究人員，在國際著名植物學期刊《Plant Cell》發表題為“The Arabidopsis NRG2 protein mediates nitrate signaling and interacts with and regulates key nitrate regulators”的研究成果。

　　這項研究的通訊作者是山東農業大學生命科學學院博士生導師、山東省泰山學者海外特聘專家王勇教 授，其1986年9月至1993年7月在山東農業大學農學院先后獲學士、碩士學位，畢業后留校從事小麥遺傳育種工作；1999年7月至9月在中國農科院品 種資源研究所作訪問學者；1999年10月至2000年10月在法國國家科學研究中心（CNRS）植物分子生物學研究所作訪問學者；2000年11月至 2006年1月在瑞士洛桑大學植物分子生物學系攻讀博士，研究磷代謝的分子機制，獲植物分子生物學博士學位；2006年1月至2010年11月在美國加州 大學圣地亞哥分校生物學院做博士后，主要從事植物氮營養分子生物學和一氧化氮產生機理的研究。2010年11月至今在山東農業大學生命科學學院工作。先后 在《Plant Cell》、《Plant Physiology》等學術刊物上發表論文多篇。

　　氮是植物正常生長和發育所需的重要營養素。在有氧條件下生長的大多數植物以硝酸鹽的形式吸收氮。硝酸鹽不僅作為一種營養物質，而且還是一種重要的信號分子。轉錄組分析表明，在硝酸鹽處理后3小時內，有超過1000個基因的表達發生了改變。在這些基因當中，與硝態氮轉運和硝酸鹽同化相關的基因，以及硝酸鹽和亞硝酸鹽還原酶的編碼基因，都快速減少。此外，控制碳代謝、為還原和同化提供化學能所必需的一些基因，也被誘導。硝酸鹽信號也影響著根系生長、發育和體系結構、種子休眠和葉片發育。

　　然而，我們對于“植物硝酸鹽信號的調節機制以及相關基因”的理解還是不完整的。在過去的幾年中，已有研究對幾個硝酸鹽調控基因——在主要的硝酸鹽反 應中發揮作用，進行了表征。一個關鍵的調節因子是.1 (也稱為NPF6.3和CHL1)，它的作用不僅是一個雙親和硝酸鹽轉運蛋白，而且還是一個硝酸鹽傳感器。最近的NRT1.1晶體結構研究，對于其轉運機 制提供了進一步的見解，然而，關于NRT1.1基因本身是如何調控的，我們還知之甚少。

　　在這項研究中，研究人員采用正向遺傳學，鑒定了一個新的基因——硝酸鹽調控基因2（NRG2），可介導擬南芥中 的硝酸鹽信號。在硝酸鹽處理后，NRG2突變通過一種獨立于氨的機制，破壞硝酸鹽應答基因的誘導。與野生型相比，突變體植株根部的硝酸鹽含量更低，這可能 是由于NRT1.1的表達減少和NRT1.8的上調。遺傳學和分子數據表明，在硝酸鹽信號中NRG2在NRT1.1的上游發揮作用。

　　此外，NRG2直接與細胞核中的硝酸鹽調節因子NLP7相互作用，但是NLP7響應硝酸鹽 的細胞核保留，并不不依賴于NRG2。轉錄組分析顯示，涉及四個氮相關集群的基因——包括硝酸鹽運輸和響應硝酸，在NRG2突變體中是差異表達的。一個氮 化合物運輸集群——包含NRT/PTR家族的一些成員，是由NRT1.1和 NRG2調節的，而沒有氮相關集群表現出是由NLP7和NRG2調節的。因此，NRG2在某種程度上通過調節NRT1.1表達，在硝酸鹽的調控中起著關鍵 的作用，并可能通過與NLP7之間的物理相互作用，發揮作用。