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Plant J河南农大、南农:单一硝态氮供应激活SLs信号下游蛋白调节水稻根系伸长


微信原图文

植物根部NO3-NH4+跨膜转运测样服务

NMT作为生命科学底层核心技术,是建立活体创新科研平台的必备技术。2005年~2020年,NMT已扎根中国15年。2020年,中国NMT销往瑞士苏黎世大学,正式打开欧洲市场。

感谢本文一作,河南农业大学孙虎威博士校稿

 

基本信息

主题单一硝态氮供应激活SLs信号下游蛋白调节水稻根系伸长

期刊:The Plant Journal

影响因子:6.141

研究使用平台NMT植物营养创新平台

标题:SPL14/17 act downstream of strigolactone signalling to modulate rice root elongation inresponse to nitrate supply

者:河南农业大学赵全志、孙虎南京农业大学张亚丽

 

检测离子/分子指标

NO3-,NH4+

 

检测样品

水稻种子根分生区

 

 

中文摘要(谷歌机翻)

氮(N)是粮食作物必不可少的主要养分。虽然铵态氮(NH4+)是水稻(Oryza sativa)的主要氮源,但硝态氮(NO3-)也可以被吸收利用。水稻通过改变根系形态,如根系伸长来响应NO3-的施用。独脚金内酯(Strigolactones,SLs)是重要的根长调节剂。然而,SLs及其下游基因在NO3-诱导根伸长中的作用尚不清楚。本文研究了水稻植株总氮和SL (4-deoxyorobanchol)的水平以及种子根(seminal root,SR)长度对NH4+NO3-的响应。NO3-促进SR的伸长,可能是由于短期的信号感知和长期的营养功能。与NH4+条件相比,NO3-处理的水稻植株根部检测到了较高的SL信号/水平和较少的D53蛋白。与野生型植株相比,d突变体的SR长度对NO3-的响应较弱,施加rac-GR24(SL类似物)恢复了d10(SL生物合成突变体)的SR长度,但没有恢复d3d14d53(SL响应突变体)的SR长度,表明较高的SL信号/水平参与了NO3-诱导的根系伸长。D53与SPL17相互作用,抑制SPL17介导的PIN1b启动子的转录激活。SPL14/17PIN1b的突变导致了根系伸长对施加的NO3-和rac-GR24不敏感。因此,本研究认为D14对SLs的感知导致D53通过蛋白酶体系统降解,从而释放SPL14/17,解除对PIN1b的转录抑制作用,导致NO3-供应下根系伸长

 

 

离子/分子流实验处理

 

水稻在2.5 mM NH4+下生长14 d后饥饿3 d

 

离子/分子流实验结果

 

使用非损伤微测技术(NMT)检测SR根尖分生区中NH4+NO3-净内流速率。在检测的11 min内,研究观察到SR根尖分生区中NO3-净内流速率相对NH4+内流速率下降了35%(图1)。说明NO3-供应下降低了水稻根部的N内流速率

图1. 正常和盐胁迫条件下筐柳(Sl)和旱柳(Sm)幼苗根系Na+和K+外排速率的比较

图2. 水稻根分生区检测图

 

 

 

其他实验结果

 

  • NO3-条件下水稻植株的N积累量有所降低

  • 在硝酸盐条件下,SL信号被增强

  • SL信号通路以蛋白酶体依赖的方式参与NO3-通过D53降解诱导SR伸长

  • D53与SPL17蛋白相互作用,抑制SPL17的转录激活活性

  • 在硝酸盐条件下,SPL14/17作用于SL信号下游诱导SR伸长

  • PIN1b充当SPL14/17的靶基因,可调节根系对硝酸盐供应的响应

 

 

结论

基于这些结果,本研究假设了施加NO3-对水稻根伸长调控的SL信号通路模型(图3)。在NH4+供应下,D53与SPL14/17结合,抑制SPL14/17的转录活性,进而抑制根系伸长。在NO3-条件下,D14对SLs的感知导致D53通过蛋白酶体系统降解,从而解除对SPL14/17调控PIN1b转录的抑制作用,导致水稻根伸长

图3. NH4+NO3-条件下水稻根系伸长调控中SL信号通路模型

 

测试液

 

2.5 mM NH4+, 2.5 mM NO3-, pH 6.0

 

 

仪器采购信息

 

  • 据中关村NMT产业联盟了解,河南农业大学于2014年采购了旭月(北京)科技有限公司的非损伤微测系统。

  • 据中关村NMT产业联盟了解,南京农业大学于2018年采购了美国扬格公司的非损伤微测系统。

 

 

文章原文:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.15188

 

2019版《NMT论文集》已出版

 


关键词:NO3-;蛋白互作;水稻;种子根(SR);独脚金内酯(SLs)