山東大學(xué)揭示了硝態(tài)氮在玉米和擬南芥中保守地改善鋁脅迫耐受性的分子作用機(jī)制

土壤酸化是世界范圍內(nèi)限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問題之一。當(dāng)土壤pH值低于4.5時(shí)，可溶性的鋁離子（Al3+）會(huì)釋放到土壤中，對(duì)農(nóng)作物的生產(chǎn)造成很大影響。導(dǎo)致我國土壤酸化程度加重的主要原因之一就是氮肥的過度使用。硝態(tài)氮（NO3-）和銨態(tài)氮（NH4+）是土壤無機(jī)氮的主要形式，有研究表明不同形態(tài)的氮在植物耐鋁性中起著不同的作用，而植物中氮和鋁毒性之間的相互作用又因物種而異。截至目前，氮信號(hào)參與調(diào)控植物耐鋁性的分子機(jī)制尚不清楚。

2023年8月，山東大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/植物發(fā)育與環(huán)境適應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊中寶教授課題組在《Plant，Cell & Environment》上在線發(fā)表了題為“Nitrate improves aluminium resistance through SLAHmediated citrate exudation from roots”的研究論文，揭示了NO3-在玉米和擬南芥中保守地改善鋁脅迫耐受性的分子作用機(jī)制。該研究發(fā)現(xiàn)，在玉米和擬南芥中，ZmNRT1.1A和AtNRT1.1介導(dǎo)的NO3-轉(zhuǎn)運(yùn)可保守增強(qiáng)二者對(duì)鋁脅迫的耐受性。在玉米中，NO3-可提高ZmMYB81的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，進(jìn)而通過促進(jìn)ZmSLAH2表達(dá)增加根系檸檬酸的外排，最終提高玉米對(duì)鋁脅迫的耐受性；在擬南芥中，NO3-同樣可以通過促進(jìn)AtSLAH1的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)根系檸檬酸的外排，提高其對(duì)鋁脅迫的耐受性。NH4+則通過抑制根部的NO3-轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而抑制NO3-介導(dǎo)增強(qiáng)的鋁抗性。該研究為理解NO3-介導(dǎo)的信號(hào)在植物抗鋁中的關(guān)鍵作用提供了新的見解，并為酸性土壤中氮肥的合理施用提供了指導(dǎo)。