福建农林大学最新发表Nature文章

来自福建农林大学基础林学与蛋白质组学研究中心，哈佛医学院等处的研究人员报道了一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号，将钙离子信号传递的生物学功能扩展到对所有生命形式至关重要的营养反应，并且也为未来的研究提供了一个新的分子框架。

　　

生物通报道：来自福建农林大学基础林学与蛋白质组学研究中心，哈佛医学院等处的研究人员发表了题为“Discovery of nitrate–CPK–NLP signalling in central nutrient–growth networks”的文章，报道了一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号，将钙离子信号传递的生物学功能扩展到对所有生命形式至关重要的营养反应，并且也为未来的研究提供了一个新的分子框架。

这一研究成果公布在5月11日的Nature杂志上，文章的通讯作者之一，第一作者之一是来自福建农林大学的刘坤祥教授(Kun-Hsiang Liu)，刘教授早年获台湾国防医学院博士学位，此后曾在本文的另外一位通讯作者：哈佛医学院Jen Sheen实验室从事博士后研究，2015年任福建农林大学林学中心教授。

在基础生物学研究领域，一个最重要的和需要解决的问题是生物体如何协调和传递各种大量的内源营养信号和外界生物胁迫以及非生物胁迫信号，从而精确控制生物体自身的生长和发育。这些营养信号能整合和协调基因表达，代谢和生长，然而关于它们在动物和植物中的主要分子机制，科学家们了解的还很少。、

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。

为了确定硝酸盐信号传导的主要机制，在这篇文章中，研究人员研发了一种整合种子和以细胞为基础的分析方法，以及通用的单细胞分析系统，由此报道了一种独特的，由硝酸盐启动的钙离子信号。研究证明了这种硝酸盐引导的钙离子信号在不同组织和器官的多种细胞类型中扮演了重要角色。

这项研究通过多方面验证，揭示了一种在植物营养生长调控网络中处于关键位置的硝酸盐偶联钙离子信号传导机制，采用的方法包含有超敏感的钙离子生物传感器，致敏和靶向功能基因组筛选，条件高阶拟南芥cpk突变体的化学转换，以及整合细胞，生化，遗传和系统的分析。

研究结果将新的Ca2+ -CPK-NLP信号级联，与系统性硝酸盐反应结合在一起，并指出了钙离子传感器CPK能作为硝酸盐激活信号中一个主要调控因子，由于CPK和NLP是从藻类进化到植物的保守性元件，因此硝酸盐-CPK-NLP信号转导可能在植物界普遍存在。

这一发现将钙离子信号传递的生物学功能扩展到对所有生命形式至关重要的营养反应，下一步的研究将可能识别植物生成复杂钙离子信号所需的传感器，通道和其它调节因子。这项研究为未来的研究提供了一个新的分子框架，为分析氮和糖信号通路之间的复杂相互作用在植物和动物营养介导的生长调节提供有力的支持。

（生物通：张迪）

作者简介：

刘坤祥教授(Kun-Hsiang Liu)

教授，博士生导师。2003年获得台湾国防医学院博士学位；2003年3月-2003年12月在台湾中研院从事博士后研究；2003年12月-2013年12月在哈佛医学院Jen Sheen实验室从事博士后研究；2013年12月-2015年9月任哈佛大学马萨诸塞综合医院助理研究员。2015年9月至今任福建农林大学林学中心教授。其研究结果曾发表于《Plant Cell》、《Plant Methods》、《The EMBO Journal》等国际学术期刊。

主要研究方向：硝酸盐信息传导。

原文标题：

Discovery of nitrate–CPK–NLP signalling in central nutrient–growth networks