河南大学博后首篇Science！王学路团队又一篇Science文章

近日，柯小龙以第一作者完成的论文发表在Science上，这也是他所在的河南大学省部共建作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路团队时隔一年后的又一篇Science文章。

2021-10-01河南大学发表首篇Science！

豆科植物如大豆可以在根瘤中共生细菌的帮助下吸收大气中的氮。固氮作用是能量密集型结节的细胞能量状态决定了固氮作用的速率。科等人研究了连锁使用分子传感器在根瘤的反应 AMP 浓度。这些传感器调节核调节因子对某些糖酵解基因的访问，从而改变竞争途径之间的磷酸烯醇式丙酮酸分配，在结节有足够能量时提高固氮作用。

第一作者柯小龙博士接受科学网记者采访提到：“我们在根瘤中发现了新的能量感受器，它们可以直接感受植物细胞的能量状态。这个发现意义重大，因为在动物里AMPK等能量感受器的研究十分普遍，但在植物里还鲜少有相关报道。”

柯小龙表示，所有生物的生长都需要能量。有了能量感受器，可以有助于解析能量以及特定的调控机制，从而加深对生物体如何运作的理解。

柯小龙 受访者供图

柯小龙感觉大有裨益。“在前期准备和写文章的过程里，我可以对这个课题进行重新审视，理解也更深刻。这期间，王老师对我帮助很大，毕竟他已经在这个领域深耕了30多年，在研究过程中每当路‘走不通’时，他提点一二，能让我一下子就想通了。” 据悉，就在去年10月，王学路团队便在Science上发表研究论文，揭示了为什么共生结瘤固氮需要光的机制。该成果入选教育部2021年“全国高校十大科技进展”。柯小龙深感责任重大。对他而言，这篇Science文章的发表已成过去式，接下来，他将在生物固氮领域拓展新想法、开辟新天地。

Abstract

Legume-rhizobium symbiosis in root nodules fixes nitrogen to satisfy the plant’s nitrogen demands. The nodules’ demand for energy is thought to determine nitrogen fixation rates. How this energy state is sensed to modulate nitrogen fixation is unknown. Here, we identified two soybean (Glycine max) cystathionine β-synthase domain–containing proteins, nodule AMP sensor 1 (GmNAS1) and NAS1-associated protein 1 (GmNAP1). In the high–nodule energy state, GmNAS1 and GmNAP1 form homodimers that interact with the nuclear factor-Y C (NF-YC) subunit (GmNFYC10a) on mitochondria and reduce its nuclear accumulation. Less nuclear GmNFYC10a leads to lower expression of glycolytic genes involved in pyruvate production, which modulates phosphoenolpyruvate allocation to favor nitrogen fixation. Insight into these pathways may help in the design of leguminous crops that have improved carbon use, nitrogen fixation, and growth.

摘要

根瘤中的豆科-根瘤菌共生体固定氮以满足植物的氮需求。结核对能量的需求被认为决定了固氮率。这种能量状态如何被感知以调节固氮作用是未知的。在此，我们鉴定了两个大豆（Glycine max）胱硫醚β-合酶结构域蛋白，即根瘤AMP传感器1（GmNAS1）和NAS1相关蛋白1（GmNAP1）。在高结节能量状态下，GmNAS1和GmNAP1形成同源二聚体，与线粒体上的核因子-YC（NF-YC）亚基（GmNFYC10a）相互作用并减少其核积累。较少的核GmNFYC10a导致参与丙酮酸产生的糖酵解基因表达较低，其调节磷酸烯醇丙酮酸分配以利于固氮。深入了解这些途径可能有助于设计提高碳利用、固氮和生长的豆科作物（参考译文）。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq8591

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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