在异质性土壤环境中，根系通过调整其形态以利于养分获取。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环境，但其分子机理有待深入研究。《植物细胞》（The Plant Cell）近日发表了中国农业大学资源与环境学院李学贤课题组研究论文《NIN-like Protein 3.2抑制阻遏子Aux/IAA14的表达并提高低氮条件玉米幼苗的根系生物量》（NIN-LIKE PROTEIN3.2 inhibits repressor Aux/IAA14 expression and enhances root biomass in maize seedlings under low nitrogen），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。
该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，其中单倍型HAP1具有高ZmNLP3.2表达量和根系生物量，单倍型HAP2则相反。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，该研究通过ZmNLP3.2转基因株系发现，在根系中，ZmNLP3.2抑制生长素信号抑制因子ZmAux/IAA14的表达；ZmAux/IAA14转基因株系根系表型证实，ZmAux/IAA14抑制根生物量积累。进一步的体内外生化试验表明，生长素信号转录激活因子ZmARF19结合并促进ZmAux/IAA14的表达，ZmNLP3.2则通过与ZmARF19蛋白互作而干扰ZmARF19对ZmAux/IAA14的转录激活作用。通过病毒介导基因沉默方法构建双突变体，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。综上所述，该研究揭示了ZmNLP3.2–ZmARF19–ZmAux/IAA14分子模块在低氮条件调控玉米根系生长：ZmNLP3.2通过与ZmARF19蛋白互作抑制ZmAux/IAA14的表达而促进根生长；单倍型HAP1具有更高的ZmNLP3.2表达水平，使得根系较大。
中国农业大学资源与环境学院已毕业博士生王瑞丰为文章第一作者，李学贤教授为通讯作者。该研究获国家重点研发计划（2021YFF1000500）和国家自然科学基金项目（31972491）的资助。中国农业大学玉米中心赖锦盛教授、辛蓓蓓副教授，生物学院陈丽梅教授、王毅教授，资源与环境学院袁力行教授、陈范骏教授参与了本项研究工作，并提供了玉米自然群体及相关转基因材料。
来源：中国农业大学官网
