本網(wǎng)訊 近日，我校作物抗逆育種與減災(zāi)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室江海洋、顧龍江團(tuán)隊(duì)在生物學(xué)權(quán)威期刊《The Plant Journal》在線(xiàn)發(fā)表了題為“Transcription factor ZmNLP8 modulates nitrate utilization by transactivating ZmNiR1.2 in maize”的研究論文，初步揭示了玉米ZmNLP8基因調(diào)控玉米氮素利用的分子機(jī)制。
氮是植物生長(zhǎng)和作物生產(chǎn)中不可或缺的大量營(yíng)養(yǎng)元素，也是全球糧食安全和環(huán)境保護(hù)面臨的主要限制因素之一。因此，提升作物的氮利用效率(NUE)顯得尤為關(guān)鍵。玉米作為全球種植面積最廣的作物之一，如何在玉米中找到提高氮利用效率的重要基因、培育利用氮肥更高效的新品種、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)增產(chǎn)，是當(dāng)下玉米遺傳育種面臨的核心課題。
前期研究表明，NLP（NIN-like Protein）類(lèi)型轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控植物氮素利用效率的關(guān)鍵分子開(kāi)關(guān)。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)篩選玉米EMS突變體庫(kù)、創(chuàng)制ZmNLP8基因過(guò)量表達(dá)與基因編輯轉(zhuǎn)基因株系，并經(jīng)過(guò)多年多點(diǎn)田間試驗(yàn)和水培實(shí)驗(yàn)，明確了ZmNLP8基因調(diào)控玉米氮素利用效率的生物學(xué)功能。體內(nèi)體外蛋白互作實(shí)驗(yàn)證實(shí)ZmNLP8與ZmTCP8互作，并協(xié)同激活ZmNiR1.2基因表達(dá)。進(jìn)一步分析ZmNLP8基因在1210份玉米材料（HapMap3）中序列多態(tài)性，發(fā)現(xiàn)ZmNLP8基因編碼區(qū)非常保守，而啟動(dòng)子區(qū)域富含多種變異類(lèi)型。在玉米野生種和近緣種中主要存在形式是ZmNLP8Hap1單倍體型，而在現(xiàn)代玉米中則廣泛存在ZmNLP8Hap2單倍體型，且ZmNLP8Hap2啟動(dòng)子區(qū)域包含一個(gè)201 bp的微型反向重復(fù)轉(zhuǎn)座元件（MITE），該插入元件顯著降低了ZmNLP8基因的轉(zhuǎn)錄激活能力。
該研究報(bào)道了ZmNLP8與ZmTCP8協(xié)同增強(qiáng)ZmNiR1.2基因表達(dá)調(diào)控氮素利用效率的分子機(jī)制，并深入分析了ZmNLP8基因的群體進(jìn)化特征，為提高玉米氮素利用效率提供了重要的理論依據(jù)。
顧龍江副教授、碩士生曹秋雨（已畢業(yè)）、博士生董金磊（已畢業(yè)）為論文的共同第一作者，江海洋教授、李曉玉教授為共同通訊作者，程備久教授、司偉娜副教授參與了相關(guān)研究，路小鐸教授給予了大力支持，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為唯一作者單位。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022YFD1201805、2021YFF1000301）、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32372804）、國(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項(xiàng)目（U21A20235）的資助。（圖文：顧龍江 初審：薛挺 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.70263
