PP中农韩振海：NMT发现抑制bHLH130可提升低N下苹果吸NO3-速率 为探究bHLH130调控苹果低N适应机制提供证据
基本信息
主题：NMT发现抑制bHLH130可提升低N下苹果吸NO3-速率 为探究bHLH130调控苹果低N适应机制提供证据
期刊：Plant Physiology
影响因子：8.00
研究使用平台：NMT植物营养创新平台
标题：Multi-omics analysis reveals the mechanism of bHLH130 responding to low-nitrogen stress of apple rootstock
作者：中国农业大学韩振海、王忆、王晓娜
检测离子/分子指标
NO3-
检测样品
苹果根系（距根尖3 mm）
中文摘要
氮对植物的生长发育至关重要。随着氮肥施用量的增加，氮肥利用效率降低，造成资源浪费。在苹果砧木中，提高氮吸收效率以缓解低氮胁迫的潜在分子机制尚不清楚。采用多组学方法研究了平邑甜茶和新疆野苹果两种对氮胁迫反应不同的苹果砧木的氮素吸收机制。在低氮胁迫下，新疆野苹果表现出较高的氮吸收效率。多组学分析显示，两种材料中类黄酮和木质素合成途径相关基因的表达存在显著差异，与相应代谢产物有关。我们发现bHLH130与类黄酮生物合成途径高度负相关。bHLH130可直接结合CHS启动子并抑制其表达。过表达CHS可增加类黄酮积累和氮素吸收。抑制bHLH130增加了类黄酮的生物合成，同时降低木质素的积累，从而提高氮吸收效率。这些发现揭示了bHLH130调控低氮胁迫下苹果砧木类黄酮和木质素生物合成的新调控机制。
离子/分子流实验处理方法
苹果转基因植株3.3 mM和0.3 mM KNO3处理15天
离子/分子流实验结果
抑制bHLH130促进根系氮吸收可能影响苹果根系中NO3-内流，故采用非损伤微测技术（NMT）检测根中NO3-内流速率。正常氮和低氮处理的植株根系均表现出NO3-内流的特性。RNAi-MhbHLH130植株根系NO3-内流速率明显高于对照，低氮处理促进了NO3-内流（图1）。
图1 bHLH130对苹果根系NO3-内流的影响。负值代表NO3-内流。
其他实验结果
- 多组学分析表明，低氮胁迫耐受性与黄酮和木质素通路相关基因和代谢物差异有关。
- 苹果砧木CHS的上调和HCT的下调与低氮胁迫耐受性相关。
- 转录因子bHLH130可能负调控类黄酮的生物合成。
- MhbHLH130通过与MhCHS启动子结合直接负调控MhCHS。
- 抑制MhbHLH130促进氮吸收，这可能与增加类黄酮积累和降低木质素含量有关。
结论
MhbHLH130的抑制和MhCHS的过度表达都增加了根系类黄酮含量，降低了木质素含量，并促进了根系氮素吸收。转录因子bHLH130似乎能够调节木质素和黄酮类化合物生物合成的两条互补途径，调节两者之间的代谢通量，从而提高苹果砧木的氮吸收效率。
测试液
0.1mM CaCl2，0.1mM NaNO3，pH6.0
NMT仪器信息
文章原文：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2023.01.033
供稿：王晓娜
编辑：叶斌，刘兆义
关键词：NO3-；bHLH130；低氮胁迫；苹果；根；植物类