山农大泰山学者Plant Cell发表研究新成果

　　

生物通报道：1月7日，来自山东农业大学、华中农业大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员，在国际著名植物学期刊《Plant Cell》发表题为“The Arabidopsis NRG2 protein mediates nitrate signaling and interacts with and regulates key nitrate regulators”的研究成果。延伸阅读：北大长江教授Plant Cell发表新成果。

这项研究的通讯作者是山东农业大学生命科学学院博士生导师、山东省泰山学者海外特聘专家王勇教授，其1986年9月至1993年7月在山东农业大学农学院先后获学士、硕士学位，毕业后留校从事小麦遗传育种工作；1999年7月至9月在中国农科院品种资源研究所作访问学者；1999年10月至2000年10月在法国国家科学研究中心（CNRS）植物分子生物学研究所作访问学者；2000年11月至2006年1月在瑞士洛桑大学植物分子生物学系攻读博士，研究磷代谢的分子机制，获植物分子生物学博士学位；2006年1月至2010年11月在美国加州大学圣地亚哥分校生物学院做博士后，主要从事植物氮营养分子生物学和一氧化氮产生机理的研究。2010年11月至今在山东农业大学生命科学学院工作。先后在《Plant Cell》、《Plant Physiology》等学术刊物上发表论文多篇。

氮是植物正常生长和发育所需的重要营养素。在有氧条件下生长的大多数植物以硝酸盐的形式吸收氮。硝酸盐不仅作为一种营养物质，而且还是一种重要的信号分子。转录组分析表明，在硝酸盐处理后3小时内，有超过1000个基因的表达发生了改变。在这些基因当中，与硝态氮转运和硝酸盐同化相关的基因，以及硝酸盐和亚硝酸盐还原酶的编码基因，都快速减少。此外，控制碳代谢、为还原和同化提供化学能所必需的一些基因，也被诱导。硝酸盐信号也影响着根系生长、发育和体系结构、种子休眠和叶片发育。

晶能生物隆重推出：链特异性转录组测序秋季大促销！

然而，我们对于“植物硝酸盐信号的调节机制以及相关基因”的理解还是不完整的。在过去的几年中，已有研究对几个硝酸盐调控基因——在主要的硝酸盐反应中发挥作用，进行了表征。一个关键的调节因子是.1 (也称为NPF6.3和CHL1)，它的作用不仅是一个双亲和硝酸盐转运蛋白，而且还是一个硝酸盐传感器。最近的NRT1.1晶体结构研究，对于其转运机制提供了进一步的见解，然而，关于NRT1.1基因本身是如何调控的，我们还知之甚少。

在这项研究中，研究人员采用正向遗传学，鉴定了一个新的基因——硝酸盐调控基因2（NRG2），可介导拟南芥中的硝酸盐信号。在硝酸盐处理后，NRG2突变通过一种独立于氨的机制，破坏硝酸盐应答基因的诱导。与野生型相比，突变体植株根部的硝酸盐含量更低，这可能是由于NRT1.1的表达减少和NRT1.8的上调。遗传学和分子数据表明，在硝酸盐信号中NRG2在NRT1.1的上游发挥作用。

此外，NRG2直接与细胞核中的硝酸盐调节因子NLP7相互作用，但是NLP7响应硝酸盐的细胞核保留，并不不依赖于NRG2。转录组分析显示，涉及四个氮相关集群的基因——包括硝酸盐运输和响应硝酸，在NRG2突变体中是差异表达的。一个氮化合物运输集群——包含NRT/PTR家族的一些成员，是由NRT1.1和 NRG2调节的，而没有氮相关集群表现出是由NLP7和NRG2调节的。因此，NRG2在某种程度上通过调节NRT1.1表达，在硝酸盐的调控中起着关键的作用，并可能通过与NLP7之间的物理相互作用，发挥作用。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
The Arabidopsis NRG2 protein mediates nitrate signaling and interacts with and regulates key nitrate regulators
Abstract：Here, we show that the Nitrate Regulatory Gene 2 (NRG2), a novel gene identified using forward genetics, mediates nitrate signaling in Arabidopsis. The mutation in NRG2 disrupted the induction of nitrate-responsive genes after nitrate treatment by an ammonium-independent mechanism. The nitrate content in roots was lower in the mutants than in WT, which may have resulted from reduced expression of NRT1.1 (NPF6.3, a nitrate transporter/receptor) and up-regulation of NRT1.8 (NPF7.2, a xylem nitrate transporter). Genetic and molecular data suggest that NRG2 functions upstream of NRT1.1 in nitrate signaling. Furthermore, NRG2 directly interacts with the nitrate regulator NLP7 in the nucleus, but nuclear retention of NLP7 in response to nitrate is not dependent on NRG2. Transcriptomic analysis revealed that genes involved in four nitrogen-related clusters including nitrate transport and response to nitrate were differentially expressed in the nrg2 mutants. A nitrogen compound transport cluster containing some members of the NRT/PTR family was regulated by both NRG2 and NRT1.1, while no nitrogen-related clusters showed regulation by both NRG2 and NLP7. Thus, NRG2 plays a key role in nitrate regulation in part through modulating NRT1.1 expression and may function with NLP7 via their physical interaction.