2024年6月25日，中国农业大学资源与环境学院李学贤课题组在The Plant Cell 杂志上在线发表了题为“NIN-LIKE PROTEIN3.2 inhibits repressor Aux/IAA14 expression and enhances root biomass in maize seedlings under low nitrogen”的研究论文，揭示了ZmNLP3.2–ZmARF19–ZmAux/IAA14分子模块在低氮条件调控玉米根系生物量的分子机理。
在异质性土壤中，根系通过调整其形态以及排放根系分泌物等生理性改变来获取更多的养分。低钾或者缺镁通常会导致根系变小；低氮条件下，植物通常通过增加根系生物量和根系长度来响应土壤低氮环境，而这一生理响应的分子调控机理仍不清晰。
氮信号中心转录因子ZmNLP3.2
正向调控根系生物量
本研究以低氮条件下根系生物量为表型指标，对来自热带、亚热带、温带306份玉米自交系进行GWAS分析，并通过候选基因单倍型以及转基因株系表型分析，揭示了氮信号中心转录因子ZmNLP3.2正向调控根系生物量，其中HAP1具有高ZmNLP3.2表达量和根系生物量，HAP2则相反。
生长素信号基因ZmAux/IAA14
抑制根生物量积累
前人研究表明生长素信号途径显著影响植物根系生长和发育，为进一步揭示ZmNLP3.2调控玉米根系生物量的分子机理，该研究利用ZmNLP3.2转基因株系，分析ZmAux/IAAs的表达水平，结果表明，ZmNLP3.2会抑制生长素信号抑制因子ZmAux/IAA14的表达；进一步分析ZmAux/IAA14转基因株系根系表型，表明ZmAux/IAA14作为负调控因子抑制根生物量积累。
ZmNLP3.2通过与ZmARF19互作
抑制ZmARF19对ZmAux/IAA14转录激活
进一步通过体内外分子生物学实验发现，生长素信号转录激活因子ZmARF19结合并促进ZmAux/IAA14的表达，ZmNLP3.2与ZmARF19蛋白互作后则会干扰ZmARF19对ZmAux/IAA14的转录激活作用。进一步通过病毒介导基因沉默方法，表明zmnlp3.2 ZmAux/IAA14-OE株系在低氮条件下具有比ZmAux/IAA14-OE株系更小的根。
结论与讨论
该研究揭示了低氮条件下ZmNLP3.2–ZmARF19–ZmAux/IAA14分子模块调控玉米根系生长；HAP1和HAP2中不同表达丰度的ZmNLP3.2通过与ZmARF19互作负调控ZmAux/IAA14的表达进而调控根系生物量。另外，该研究发现了生长素信号途径介导了养分氮素调控玉米根系生长的内在联结机制。最后，ZmNLP3.2与ZmAux/IAA14在低氮条件下对生殖阶段生长以及产量的影响值得进一步研究。
中国农业大学已毕业博士生 王瑞丰 为第一作者，资源与环境学院 李学贤 教授为通讯作者，该研究获得国家重点研发计划（2021YFF1000500）和国家自然科学基金项目（31972491）的资助。同时，中国农业大学玉米中心 赖锦盛 教授、辛蓓蓓 副教授，生物学院 王毅 教授、陈丽梅 教授，资源与环境学院 袁力行 教授、陈范骏 教授在本研究中提供了材料支持及论文修改意见。
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