西农大团队发现植物硝酸盐信号“开关”

9月23日，西北农林科技大学生命科学学院刘坤祥教授植物氮素营养团队研究成果《NLP7转录因子是植物的一个硝酸盐受体》在《科学》在线发表。
在农业生产中，硝态氮是增加农作物产量的重要因素。植物可以感受到不同浓度的硝态氮，并迅速发生代谢水平、根系及地上部分的协调生长和生殖生长等方面的变化，从而调控自身的代谢和生长反应。因此，硝态氮不仅是植物必需的矿质营养盐，也是重要的信号分子。
20世纪90年代，科学家已可以在基因水平确定硝态氮是一种信号分子，但并不清楚植物感受它的机制。2009年，有科学家认为CHL1/NRT1.1蛋白除了硝酸盐转运的功能以外，还存在感受硝态氮的功能。随后的10多年里，很多研究者认为CHL1/NRT1.1是硝酸盐的感受器。但刘坤祥根据多年研究认为，CHL1/NRT1.1蛋白不是一个主要的硝酸盐感受器。
基于此前研究，刘坤祥发现新的植物硝酸盐信号“开关”——NLP7蛋白，并于今年8月取得重大成果，确定NLP7蛋白代表陆生植物的一种硝酸盐受体。研究表明，NLP7蛋白所在的“NLP家族”成员可以启动硝酸盐诱导的转录重塑，控制物质运输、代谢、激素信号转导、植物根系及地上部分的生长等发育进程。同时，刘坤祥通过新型的分子互作检测方法证实硝酸盐可以和NLP7蛋白直接互作。
该研究结果阐明了光合自养植物通过感受硝态氮进而激活植物信号转导网络和生长反应的调节机制，将为提高作物的氮利用效率、减少化肥使用和能源消耗、促进农业可持续发展提供新的思路。