The Crop Journal | 华中农业大学揭示高氮抑制大豆结瘤的分子机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

大豆与根瘤菌共生形成根瘤，将空气中的氮气还原为氨提供给大豆，满足其生长发育和籽粒高蛋白对氮素的需求。根瘤形成和固氮是一个耗能的过程，环境中高浓度的氮素抑制根瘤形成和固氮效率，但大豆中高氮抑制结瘤的分子机制还知之甚少。NLP7是拟南芥中调控氮响应的核心转录因子，通过结合靶基因启动子中的NRE（nitrate response element）元件激活下游基因表达，调控植物氮代谢过程，在氮的早期响应过程中发挥重要作用。但是关于大豆NLP7参与调控共生固氮的分子机制尚未有报道。

近日，华中农业大学在The Crop Journal在线发表了题为“GmNLP7a inhibits soybean nodulation by interacting with GmNIN1a”的研究论文，作者克隆了大豆中的GmNLP7s，鉴定其在共生固氮中的功能，并对GmNLP7a调控结瘤的分子机制进行研究。

研究者发现GmNLP7s表达受高氮诱导，GmNLP7a定位在细胞质和细胞核，并且亚细胞定位不受高氮影响（图1）。利用RNAi方法同时下调GmNLP7s，发现高氮和低氮条件下根瘤数量明显增加（图2）。而过表达GmNLP7a时，高氮和低氮条件下根瘤数量明显降低，但是固氮效率没有明显变化（图3）。进一步研究发现，GmNLP7a抑制根瘤菌侵染、根瘤原基形成和NF信号通路（图4）。GmNIN1a是大豆结瘤中关键的调控因子，为了探究GmNLP7a抑制结瘤的分子机制，研究了GmNLP7a和GmNIN1a的互作，发现GmNLP7a和GmNIN1a在酵母双杂交和BiFC体系中存在互作，并且PB1结构域介导了两个蛋白的相互作用（图5）。该研究表明，GmNLP7s在高氮抑制结瘤中发挥重要的作用，在育种中可以通过敲除或者下调GmNLP7s促进高氮下的共生固氮，为培育高固氮效率高产大豆提供新思路。

作者和基金项目

华中农业大学硕士研究生吴雪松和熊玉萍为该文共同第一作者，王志娟副教授为通信作者，李霞教授和纪洪涛副教授也参与了相关工作。该研究得到国家重点研发计划项目（2018YFD10009002）资助。李霞教授团队长期从事大豆共生固氮及逆境响应分子遗传学研究，近年来在大豆共生固氮研究中取得了一系列进展，相关研究结果发表在Science Advances、Nature Communications、Molecular Plant、Current Biology、Plant Biotechnology Journal和New Phytologist等学术期刊上。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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