The Plant Cell| 拟南芥转录因子NLP2在硝酸盐信号传导中的机制解析

植物能快速检测并适应波动的环境条件，如营养物质可用性的变化。氮是植物生长和生产力的重要元素，也是植物生长的主要限制因素。生长和产量是由碳和氮代谢途径之间的相互作用决定的。硝酸盐是由植物吸收和使用的主要氮源，也是一种信号分子，调节植物发育和代谢以适应土壤中硝酸盐的可用性。在拟南芥中参与硝酸盐相关基因调控网络的关键转录因子中，NIN-LIKE PROTEIN7(NLP7)是转录水平调控硝态氮信号转导的关键基因。拟南芥基因组编码九种NLP，最近的研究表明，拟南芥NLP2和NLP7一样在营养生长中发挥着重要作用，尽管它们属于不同的系统发育分支，但NLP2和NLP7似乎具有相似的特性。然而，NLP2在硝酸盐相关基因调控网络中的位置和影响是不清楚的。

近日，国际知名期刊The Plant Cell在线发表了题为“The Arabidopsis transcription factor NLP2 regulates early nitrate responses and integrates nitrate assimilation with energy and carbon skeleton supply”的研究论文。研究发现NLP2调节对硝酸盐的碳和能量代谢中的主要作用，结果强调了两种NLP家族转录因子在协调多级硝酸盐调节网络方面的互补性和特异性，从而将硝酸盐同化与碳和能量代谢联系起来，以实现有效的氮利用和生物量生产。

研究人员首先评估NLP2的细胞内定位是否可以通过对根中硝酸盐的快速核保留机制来调节，他们引入了一种编码NLP2和绿色荧光蛋白（GFP）融合的构建体，利用共聚焦显微镜，分析了硝酸盐补给前后氮缺乏幼苗根尖细胞中GFP荧光的分布，发现NLP2依赖于硝酸盐向细胞核定位。

NLP2核积累的硝酸盐特异性调节表明，转录因子在硝酸盐转录反应中具有显著的上游调节作用，这促使研究人员识别NLP2结合的基因组区域，发现NLP2结合数百个与硝酸盐转录反应相关的基因，其中，部分基因与先前鉴定的NLP7靶标库中的基因的显著重叠。

接着研究人员创制NLP2突变体，利用转录组学，发现NLP2结合主要与硝酸盐诱导的基因表达有关，NLP2直接调节基因表达以响应硝酸盐；但相对于野生型，相当一部分在突变体中差异表达但不与NLP2结合的硝酸盐应答基因表现出转录水平降低或增加，

因此，研究人员发现NLP2还通过直接调节下游转录基因的表达来微调参与氮代谢和相关过程的基因，有助于协调初级硝酸盐反应。

研究人员分析了NLP2、NLP7功能缺失突变体在对比硝酸盐供应下的生长和代谢表型。尽管在nlp2和nlp7突变体中观察到在限制氮供应下的生物量和硝酸盐积累相似，但nlp2或nlp7的功能缺失突变导致在非限制氮供应条件下的硝酸盐积累模式非常不同，这表明这两种NLP控制着截然不同的代谢调节。为了剖析NLP2和NLP7在调节硝酸盐反应和植物稳态中所起的共同和特定作用，研究人员创造了nlp2-1 nlp7-1双突变体，结果强调了两种NLP家族转录因子在协调多级硝酸盐调节网络方面的互补性和特异性，从而将硝酸盐同化与碳和能量代谢联系起来，以实现有效的氮利用和生物量生产。

全文链接：

https://academic.oup.com/plcell/article/35/5/1429/7030718

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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