Fruit Res | 山东农业大学由春香和王小非教授团队揭示生长素信号调控氮素利用的分子机理

文摘   三农   2024-09-13 10:01   美国  

苹果 (Malus domestica) 是我国重要的经济作物,氮素是影响苹果生长发育、产量和品质形成的关键限制因素之一。然而,在苹果生产中,过量施氮不仅降低氮素的利用效率,同时降低了果实品质,并带来土壤板结、水体富营养化等环境问题。因此,研究植物对氮素的吸收利用机制,对提高作物养分高效利用,降低生产成本,产业提质增效具有重要意义。

2024年8月,Fruit Research 在线发表了山东农业大学园艺科学与工程学院题为Auxin response factor MdARF18 regulates MdNRT1.1 to affect nitrogen utilization in apple 的研究论文,为后续进一步研究植物对氮素的吸收利用机制奠定了理论基础。

本研究发现,苹果MdARF18的转录水平显著受到硝酸盐的诱导,在拟南芥中异位表达MdARF18基因能够显著抑制硝酸盐吸收和同化相关基因AtNRT1.1, AtNIA1, AtNIA2 AtNIR 等)的表达,进而抑制氮素的利用效率和植物的生长发育。


图1 异位表达MdARF18抑制拟南芥生长和氮素利用

随后研究发现,MdNRT1.1启动子含有ARF转录因子的结合位点。酵母单杂交及双荧光素酶试验证实MdARF18蛋白能够与MdNRT1.1基因启动子相互作用。此外,对苹果愈伤组织的GUS染色试验表明,MdARF18与MdNRT1.1启动子互作后转录抑制其表达。



图2 MdARF18蛋白直接与MdNRT1.1启动子结合

综上,本研究筛选到一个响应硝酸盐信号的生长素响应因子MdARF18,MdARF18通过转录抑制MdNRT1.1的表达,进而调控氮素的吸收利用。相关研究为理解苹果中氮素吸收利用的分子机制提供了新的见解,同时也为合理施用氮肥提供了理论依据。


山东农业大学2024届硕士研究生刘国栋为该论文的第一作者,山东农业大学园艺科学与工程学院王小非教授和春香教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金(32272683)、山东省重点研发计划(2022TZXD008-02)、国家苹果产业技术体系(CARS-27)等项目的资助。
通讯作者介绍

王小非,山东农业大学园艺科学与工程学院教授。国家“万人计划”青年拔尖人才,国家苹果产业技术体系岗位科学家。长期从事果树栽培生理与品质调控相关研究,近年来,主持国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系建设专项、国家重点研发计划子课题等项目10余项;以第一和通讯作者发表学术论文80余篇,其中SCI论文60余篇(中科院一区论文23篇);主编和参编著作4部,授权国家发明专利10项,制定标准4项,登记植物新品种权3个;获山东省科技进步奖等科技奖励5项。




原文链接:

https://doi.org/10.48130/frures-0024-0021

frures-0024-0021.pdf

特邀作者:刘国栋
编辑:顾笑寅
审核:史安琪

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About Fruit Research

Fruit Research 是一本开放获取的国际期刊,致力于传播果树研究领域的最新进展,专注于发表本领域原创研究文章、综述和方法和观点。目前期刊已被Scopus、DOAJ、CABI等数据库收录。


期刊官网:

www.maxapress.com/frures

投稿网址:

mc03.manuscriptcentral.com/frures


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