Current Biology | 中国农业大学贾中涛教授揭示生长素时空信号调控根毛氮素觅食性的分子机制

根系生长与土壤氮素时空分布的合理匹配是决定植物高效吸收利用土壤氮素的重要因素。然而，土壤中氮素呈现时空异质性分布，为应对复杂多变的氮营养环境，植物需要不断地整合地上部和根系的氮信号感知信息，通过精细而复杂的信号转导机制来调节生理代谢过程和根系构型以高效获取氮素。在低氮条件下，植物会促进主根和侧根伸长，从而扩大土壤接触面积来高效获取养分，即通常所说的“根系氮素觅食性”。

近日，中国农业大学资源与环境学院的贾中涛教授与德国莱布尼茨植物遗传与作物科学研究所（IPK）Nicolaus von Wirén院士团队在Current Biology上发表了题为A spatially-concerted epidermal auxin signaling framework steers the root hair foraging response under low nitrogen的研究论文。该研究发现，低氮能够通过调控根尖的局部生长素合成，运输和信号转导，进而激活表皮细胞表达的RHD6-LRL3根毛发育转录调控模块促进根毛伸长，促进氮素的高效吸收。

根毛是植物根系构型的重要组成部分，在扩大植物根系与土壤的接触面积、增加养分和水分的吸收等方面发挥决定性作用。氮营养信号是否调控根毛生长及其生理贡献和分子调控机制尚不清楚。研究人员通过时间动态转录组研究发现根毛分化相关的基因在低氮条件下显著富集，结合室内和土培实验证明低氮显著促进根毛的伸长，以平衡低氮下植物的生长。

进一步研究发现低氮通过激活局部生长素合成模块TAA1-YUC8，显著增加根尖生长素的累积，进而通过生长素转运蛋白AUX1和PIN2运移至根毛发生区激活表皮细胞生长素信号应答因子ARF6和ARF8促进根毛伸长。随后研究人员发现，生长素信号通过激活在表皮细胞表达的根毛发育转录调控模块RHD6-LRL3促进根毛的伸长。

综上所述，该研究系统揭示了植物生长素时空信号通过激活表皮细胞转录模块RHD6-LRL3调控根毛适应环境氮信号的级联机制，进一步深化了激素信号网络调控根系养分信号感知的认识。

中国农业大学资源与环境学院贾中涛教授为论文第一作者和共同通讯作者。德国莱布尼茨植物遗传与作物科学研究所（IPK）Nicolaus von Wirén院士为论文共同通讯作者。团队Ricardo F .H. Giehl博士、Anja Hartmann博士、英国诺丁汉大学Malcom J Bennett院士和阿根廷Jose M. Estevez也参与了研究工作。该项研究得到德国科学基金会和中国农业大学高层次人才项目的资助。

贾中涛，中国农业大学资源与环境学院教授，博士生导师。2014-2022年于德国莱布尼茨植物遗传与作物科学研究所（IPK）从事博士及博士后研究工作。2022年12月中国农业大学“杰出人才”引进张福锁院士团队，获国家级青年人才项目资助。长期从事植物养分高效根系形态建成，植物营养信号感知、矿质养分吸收与稳态的研究；以第一/通讯作者在Current Biology (2023)、Nature Communications (2019, 2021)、Molecular Plant (2022)、Plant Physiology (2020)、Journal of Experimental Botany (2019, 2022) 等国际知名学术期刊发表论文10篇；其中3篇入选ESI高被引论文，2篇获F1000Prime推荐。荣获19th国际植物营养大会（IPNC）Marschner青年科学家奖 (2022)、德国植物营养学会Promotion Prize (2020)。因研究工作需要，诚聘博士后1-2名，欢迎对研究方向感兴趣的优秀毕业生发送邮件至jiazt@cau.edu.cn。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.08.040

本文转载自Ad植物微生物

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！