The Plant Journal | 河南农业大学赵全志/孙虎威团队发现铵态氮影响水稻根系伸长的分子调控途径

氮（N）是水稻（Oryza sativa）生长发育所需的重要营养成分。水稻通过改变根系形态，如根系伸长来响应不同N的施用。虽然铵态氮（NH4+）是水稻氮素的主要来源，但过量NH4+易造成根际酸化，对水稻根系产生毒害作用，并抑制根系伸长。然而，NH4+抑制水稻根系伸长的确切分子机制尚不清楚。

2023年6月21日，The Plant Journal在线发表了河南农业大学/河南省水稻生物学重点实验室孙虎威副教授和赵全志教授团队完成的题为“OsMADS5 interacts with OsSPL14/17 to inhibit rice root elongation by restricting cell proliferation of root meristem under ammonium supply”的研究论文，该研究发现在NH4+供应条件下，较高水平的OsMADS5通过抑制OsSPL14/17的转录活性来抑制水稻根系的伸长。

本研究通过鉴定发现了在氮充足条件下具有较长种子根（SR）的OsMADS5水稻T-DNA插入突变体。RT-qPCR分析显示，与NO3-供应相比，NH4+供应下OsMADS5的表达水平增加。在NH4+条件下，OsMADS5敲除株系（cas9）产生较长的SR，该表型与osmads5类似，而在NO3-供应下野生型和cas9的SR长度无显著差异。此外，OsMADS5过表达株系表现出与此相反的SR表型。进一步研究表明，NH4+供应下水平增加的OsMADS5对水稻SR伸长的抑制，可能是通过降低根尖的根分生组织活性，并且参与细胞周期蛋白基因OsCYCB1;1表达的调控。

另研究发现，OsMADS5与OsSPL14和OsSPL17（OsSPL14/17）互作，通过减弱DNA结合能力来抑制它们的转录激活活性。在NH4+供应条件下，OsSPL14/17在osmads5中的功能缺失消除了其对SR伸长的刺激作用，这意味着OsSPL14/17可能作用于OsMADS5下游介导水稻SR的伸长。综上结果表明了一种新的调控途径的存在，其中NH4+供应对OsMADS5的增强抑制了OsSPL14/17的转录活性，从而限制了水稻SR的伸长。

该研究得到了国家自然科学基金（31601821和31971846）、河南省自然科学基金（212300410357）、河南省农业科研系统专项基金（HARS-22-03-G3）和河南省创新型科技人才队伍建设专项的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.16361

转自：“植物生物学研究”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！