德克萨斯理工大学发现硝酸盐缺乏时根系变化必须转录因子

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林木科学评论

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资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-11-15

摘要：

美国德克萨斯理工大学2023年在PNAS杂志上发表了题为“The transcription factors, STOP1 and TCP20, are required for root system architecture alterations in response to nitrate deficiency”的研究论文。该研究发现在硝酸盐缺乏情况下，转录因子STOP1和TCP20调节NRT1.1的表达。将在含有5 mM KNO3的1/2MS培养基上生长7天的拟南芥幼苗转移到对照培养基（5 mM KNO3）或不含NO3-的培养基（0 mM KNO3）上再生长 3、5 和 7 d。在不含NO3-的培养基上生长的野生型Col-0 (WT)幼苗的LR密度和长度受到显著抑制，但stop1 EMS突变体和STOP1-KO突变体（STOP1 中有 T-DNA 插入）的抑制作用均明显减弱。stop1突变体（STOP1p::STOP1/stop1）中STOP1的互补恢复了LR生长的强烈抑制作用，表明STOP1在NO3-缺乏条件下 LR生长抑制中起着重要作用。 接下来研究了STOP1是否影响其他硝酸盐转运体基因的表达，发现除了NRT2.2外，NRT1.7和NRT2.5的转录在stop1突变体中被诱导了1.5倍以上，而NRT1.1、NRT1.4和NRT1.5的表达与WT相比被抑制了不到0.67倍（WT 的表达至少比stop1高1.5倍）。在这三个基因中，NRT1.1是低NO3-条件下抑制LR生长的一个关键因素，并被列入STOP1主要靶基因列表，表明STOP1直接调控NO3-缺乏条件下NRT1.1的表达。研究人员对stop1突变体中基因表达受到抑制的潜在STOP1一级靶基因（图2A Venn图中的71个基因）进行了基因共表达网络分析。该网络包括STOP1的几个已知主要靶基因（如 ALMT1、GDH1/2和CIPK23），且NRT1.1与STOP1的已知靶基因属于同一组基因。除了 NRT1.1，硝酸还原酶基因NIA1也在同一个网络中，并且NIA1的表达在stop1突变体中受到抑制。前期发现，在硝酸盐充足的条件下，NRT1.1、NIA1、NIA2和NIR等多个硝酸盐响应基因受转录因子NLP6和NLP7的控制。该研究确定STOP1参与了NO3-缺乏条件下NRT1.1和NIA1的表达，但没有参与NIA2和NIR的表达。