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Plant Cell | 中国农业大学武维华/陈益芳团队阐明低磷胁迫条件下植物氮磷协同吸收的分子调控机制
发布日期: 2019-09-24 浏览次数:   信息来源:外围投注

      

       氮和磷是植物生长发育所必需的大量元素, 对于植物的生长和农作物增产具有重要作用。为了保证和提高农作物产量和质量,人们在农业生产中每年向土壤中施用大量肥料。然而,磷肥易被土壤中重金属离子和土壤颗粒固定、或被土壤微生物转变为植物不能吸收的有机磷等, 磷肥的当季利用效率很低,植物仍会遭受低磷胁迫。同时,氮肥施用偏高,土壤溶液中可溶性无机磷和氮的比例失衡。在磷素缺乏而氮素过量的土壤环境, 植物如何协同调控氮磷吸收的分子机制并不是十分清楚。

       近日,中国农业大学武维华陈益芳教授团队在The Plant Cell 发表了题为The Transcription Factor NIGT1.2 Modulates Both Phosphate Uptake and Nitrate Influx during Phosphate Starvation in Arabidopsis and Maize 的研究论文揭示了转录因子 NIGT1.2 在低磷胁迫条件下协同调节无机磷和硝态氮吸收的分子机制。

     

       生理实验结果显示, 在低磷胁迫条件下植物硝态氮吸收降低,nigt1.1 nigt1.2 双突变体的磷吸收速率显著低于野生型, 硝态氮的吸收速率显著高于野生型。提高 NIGT1.2 的表达能够提高植物无机磷吸收速率, 抑制硝态氮吸收。进一步分子生化和遗传实验结果显示,低磷胁迫条件下, NIGT1.2直接正向调控磷转运体基因PHT1;1和 PHT1;4 的表达,提高植物磷吸收;同时NIGT1.2直接负调控硝态氮转运体基因 NRT1.1的表达,抑制硝态氮吸收(图1)以上结果证明在低磷胁迫条件下,转录因子NIGT1.2和NIGT1.1在协同调控氮磷吸收生理过程中发挥重要作用。拟南芥和玉米中存在相似的氮磷吸收调控机制,暗示该调控机制在双子叶植物和单子叶植物中保守。

                         

                                               图1. NIGT1.2和NIGT1.1工作模型图


NIGT1.2 在低磷胁迫条件下协同调节无机磷和硝态氮吸收的分子机制的解析为人们通过遗传改良方法提高作物氮磷营养效率提供了线索和基因储备,也扩展了人们对农业生产“平衡施肥”的理解。

中国农业大学王雪博士为本论文第一作者,陈益芳教授为通讯作者。研究工作得到了国家生物新品种培育重大专项和国家重点研发计划等项目的资助。

 

               

原文链接: http://doi.org/10.1105/tpc.20.00361

 




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