【中国新闻网】中国科学家研究揭示出植物硝酸

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,新宝GG平台登录其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  硝酸盐不仅是植物最主要的无机氮源,还作为信号分子激活一系列基因表达,触发硝酸盐应答反应,进而促进氮高效利用。细胞膜定位的硝酸盐转运蛋白NRT1.1(拟南芥AtNRT1.1和水稻NRT1.1B)作为硝酸盐受体,可以感知外界硝酸盐信号并触发下游应答基因表达。然而,长期以来NRT1.1如何传导硝酸盐信号的分子机制却不清楚,这也是制约全面理解硝酸盐信号通路的核心问题。

  中科院遗传发育所植物基因组学国家重点实验室储成才研究组胡斌博士等前期工作发现,硝酸盐转运蛋白NRT1.1B的自然变异是导致水稻籼粳亚群间氮利用效率差异的重要原因。NRT1.1B的自然变异不仅导致籼稻硝酸盐吸收及转运的增强,同时触发更强的硝酸盐信号反应。近期,胡斌博士等进一步揭示了NRT1.1B介导的硝酸盐信号向细胞内的传递机制,首次在植物中建立了硝酸盐信号从细胞膜受体到细胞核内的核心转录因子完整的传导通路。

  研究人员发现,细胞膜定位的NRT1.1B可以与细胞质定位的抑制蛋白SPX4发生相互作用,NRT1.1B结合硝酸盐后可增强两者的结合,并促进SPX4蛋白发生降解。作为抑制蛋白SPX4可以阻止硝酸盐信号核心转录因子NLP3进入细胞核,而NRT1.1B介导的SPX4降解使NLP3得以释放,进而激活下游基因表达触发硝酸盐应答反应。因此,NRT1.1B-SPX4-NLP3组成的调控模块完成了将硝酸盐信号从细胞膜至细胞核的完整传导过程。

  有意思的是,新宝GG平台登录SPX4长期以来被认为是磷信号传导的关键调控组分,负责调控磷信号核心转录因子PHR2的核质穿梭。研究人员发现NRT1.1B介导SPX4蛋白降解也会促进PHR2进入细胞核,进而触发磷应答基因的表达。因此,硝酸盐信号可通过NRT1.1B-SPX4同时实现对硝酸盐应答基因和磷应答基因的协同激活,从而实现氮磷营养平衡。

  为进一步回答NRT1.1B介导SPX4发生蛋白降解的原因,新宝GG平台登录研究人员对NRT1.1B的互作蛋白进行了鉴定。通过免疫共沉淀联合质谱分析鉴定到一个泛素连接酶E3,NBIP1。研究发现NRT1.1B可以招募NBIP1及SPX4形成复合体,以促进SPX4的泛素化及蛋白降解。新宝GG平台登录该发现进一步完善了硝酸盐信号传导通路,为硝酸盐受体的信号传递机制增添了重要组分。

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