黄瓜NIN-like蛋白（NLP）基因家族的鉴定与表达特性分析及其在氮素利用中的调控机制

本研究针对黄瓜氮素利用效率低下的问题，系统鉴定了黄瓜Nodule inception-like Protein（NLP）转录因子家族成员，通过生物信息学分析和实验验证揭示了CsNLP2通过调控硝酸盐转运蛋白基因CsNRT2.3表达参与氮信号通路的分子机制。研究发现CsNLP2在叶片中高表达且响应氮素胁迫，其核定位特性及与NRE顺式元件的结合能力为作物氮效率遗传改良提供了新靶点。

　　

在设施农业中，黄瓜（Cucumis sativus L.）因连作障碍导致土壤氮素利用率逐年下降，过量施肥又引发环境污染。如何破解这一矛盾？氮信号核心调控因子NIN-like蛋白（NLP）家族在拟南芥等模式植物中已被证实参与氮素感知与利用，但黄瓜中该家族的功能仍属空白。最新发表在《BMC Plant Biology》的研究首次揭开了黄瓜NLP家族的神秘面纱。

研究团队采用全基因组鉴定结合实验验证的策略，通过同源比对筛选出3个黄瓜CsNLP基因。利用qRT-PCR分析组织特异性表达模式，检测不同氮处理及非生物胁迫下的动态响应；通过酵母单杂交和双荧光素酶报告系统验证CsNLP2与靶基因启动子的互作；借助农杆菌介导的烟草瞬时表达完成亚细胞定位。

CsNLPs的鉴定与系统进化分析

生物信息学分析显示，3个CsNLP均含有RWP-RK和PB1保守结构域，染色体定位显示它们不均匀分布于4号染色体两端。系统进化树将41个植物NLP蛋白分为3组，其中CsNLP2与拟南芥AtNLP6/7聚在III组，暗示其可能具有类似功能。

蛋白结构与顺式元件特征

二级结构预测显示CsNLPs以无规卷曲为主（56.64%-58.20%），三维建模揭示空间结构差异。启动子分析发现包含光响应、激素响应（如ABA）及胁迫响应元件，其中CsNLP2启动子含有多个MYB结合位点。

组织特异性与非生物胁迫响应

qRT-PCR显示CsNLP2在叶片中表达量最高，达其他组织的3.6倍。盐胁迫（150 mM NaCl）3小时内诱导CsNLP2表达激增，而低温（6℃）则显著抑制其表达，表明该基因可能参与多重胁迫响应网络。

氮信号调控的核心角色

氮饥饿48小时使CsNLP2表达上调3.6倍，复氮后1小时内迅速回落。酵母单杂交证实CsNLP2能结合CsNRT2.3启动子的硝酸盐响应元件（NRE），双荧光素酶实验显示其可使报告基因活性提升2.1倍。亚细胞定位明确CsNLP2为核蛋白，符合转录因子特性。

该研究不仅填补了葫芦科作物NLP家族研究的空白，更揭示了CsNLP2通过"结合NRE-激活CsNRT2.3"模块调控氮吸收的分子机制。作者指出，CsNLP2在叶片中的优势表达及其对多重胁迫的响应特性，为培育"节肥抗逆"型黄瓜品种提供了理论依据。值得注意的是，黄瓜NLP家族成员数量（3个）显著少于拟南芥（9个），这种基因收缩现象可能与葫芦科植物的特殊进化历程有关。研究提出的"转录因子-转运蛋白"调控模型，为作物氮效率的遗传改良开辟了新思路。