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    我会副理事长赵涵研究员课题组解析NLP家族转录因子ZmNLP5参与调控玉米氮响应的分子机制
    发布时间:2019/12/9 11:29:01  浏览次数:

    我会副理事长赵涵研究员课题组解析NLP家族

    转录因子ZmNLP5参与调控玉米氮响应的分子机制

    近日,我会副理事长赵涵研究员课题组赵涵课题组在The Plant Journal在线发表了一篇题为The NIN-like protein 5 (ZmNLP5) transcription factor is involved in modulating the nitrogen response in maize的研究论文,揭示了NIN-like protein家族转录因子ZmNLP5在玉米氮响应中的作用机制。

    氮素(Nitrogen, N)是植物生长发育所必需的主要营养元素之一,同时也作为信号分子协同调控植物氮代谢途径中关键基因的表达。不同氮素环境下,植物拥有多层感应和适应机制以响应营养元素的利用,即“氮响应”,其包括植物形态和生理上的反应。了解玉米的氮响应机制可以为氮肥的高效利用提供了理论基础。

    NLP (NIN-like proteins) 为植物特有的一类转录因子,是植物氮响应重要的调控元件且参与调节植物的氮代谢过程。 但是这类转录因子在玉米中的机制鲜有报道。课题组利用DeGN共表达网络分析发现了一个氮代谢分子调控网络中的重要节点基因ZmNLP5ZmNLP5主要在根和维管组织中表达和积累,其表达量对硝酸盐处理响应敏感。低氮环境下,相对野生型植株,ZmNLP5基因Mu插入突变体(zmnlp5)幼苗根部硝酸盐和亚硝酸盐的积累量以及地上部分铵盐的积累量均显著降低; 并且zmnlp5突变体植株的穗位叶和种子中的氮含量也显著降低。 此外,与zmnlp5突变体相比,携带ZmNLP5 cDNA转基因片段的突变体植株中根部的硝酸盐含量显着增加。进一步通过分子实验发现,ZmNLP5能与的氮响应顺式作用元件(NRE)结合,并直接调控亚硝酸还原酶基因(ZmNIR1.1)的表达。有趣的是,ZmNLP5基因的等位变异也能改变植株的氮响应程度和籽粒氮含量。

         本研究表明ZmNLP5可以通过结合并激活氮同化途径中的关键基因,从而改善玉米对氮素的同化和利用率。这种提升效果尤其是在氮元素相对不足的条件下更为明显,表明ZmNLP5具有改善玉米氮素利用率和减少土壤中的氮素流失的潜在价值,为玉米氮高效育种提供了新的思路和切入点。

          该论文由江苏省农业科学院种质资源与生物技术研究所赵涵研究员为通讯作者,助理研究员葛敏,副研究员王元琮,以及刘玉河博士为共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划,国家自然科学基金等项目经费的支持。

                                                                  学会秘书处


    ZmNLP5 mutation impairs the maize N response under N deficiency





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