东北林业大学发现杨树响应低氮胁迫的新机制

杨树是世界中纬度地区栽植面积最大、木材产量最高的速生用材树种之一。杨树生长需要多种养分，其中氮是限制杨树生长的最主要营养元素；目前多数人工林营建的立地条件较差，可利用氮不足，不能满足生长需求。提高杨树在低氮素供应条件下的氮素利用效率，将有助于缓解其对营养贫瘠的土壤的压力，使杨树在低氮条件下能够保持快速生长。因此，阐明林木响应低氮胁迫的分子机制，对培育耐低氮林木新品种，促进林业发展，具有重要的意义。

JIPB 近日在线发表了林木遗传育种国家重点实验室（东北林业大学）李成浩课题组和生命科学学院李玉花课题组合作的题为“PuHox52 promotes coordinated uptake of nitrate, phosphate, and iron under nitrogen deficiency in Populus ussuriensis”（https://doi.org/10.1111‍/jipb.13389）的研究论文。该研究发现PuHox52通过靶向调控硝酸盐响应基因、磷酸盐响应基因和铁转运基因的表达水平，从而提高大青杨在低氮胁迫下的耐受性。

PuHox52促进低氮条件下杨树生长和对硝酸盐的吸收

李成浩课题组对HD-Zip基因家族成员PuHox52 转录因子进行了研究，发现在低氮胁迫下，PuHox52在根部被特异性地诱导；过表达PuHox52 能够显著提高大青杨根系对硝酸盐的吸收，并证明了PuHox52通过正向调控6个硝态氮转运相关基因（PuNRT1.1、PuNRT2.4、PuCLC-b、PuNIA2、PuNIR1和PuNLP1），从而提高大青杨在低氮胁迫下的耐受性。除此之外，该研究还证实，在低氮胁迫下，PuHox52能靶向结合磷酸盐相关基因（PuPHL1A和PuPHL1B）和铁转运相关基因（PuIRT1）的启动子区，从而提高大青杨对磷酸盐和铁的吸收。综上，该研究揭示了一个新的调节机制，即PuHox52通过 "PuHox52-PuNRT1.1"、"PuHox52-PuPHL1A/PuPHL1B "和 "PuHox52-PuIRT1 "在杨树根部的调节关系，调节大青杨在低氮胁迫下对硝酸盐、磷酸盐和铁的协调吸收。

李成浩课题组近年来在林木响应干旱和氮磷养分匮缺的转录和表观遗传调控机制等研究中取得了一系列进展，揭示了低磷信号快速诱导杨树不定根发生的调控机制（Wang et al., Plant Biotechnol J, 2022, 20:1561-1577），大青杨根部应答干旱胁迫的分子机制（Li et al., New Phytol, 2022, 233:390-408），大青杨不定根发生的分子调控机制（Wei et al., New Phytol, 2020, 228: 1369-1385），大青杨气孔发育和水分利用效率研究（Liu et al., J Exp Bot, 2020, 72:1370-1383）和大青杨根系响应高锌胁迫分子机理（Zhang et al., Plant Physiol, 2019, 180:2254-2271）等研究工作。

林木遗传育种国家重点实验室（东北林业大学）已毕业博士研究生魏明（现为东北林业大学生命科学学院博士后）为该论文的第一作者，李成浩教授和东北林业大学生命科学学院李玉花教授为共同通讯作者，密歇根理工大学卫海荣教授也参与了该项研究工作。该研究得到国家自然科学基金面上项目、中央高校基本科研业务费专项资金项目等项目的资助。

转自：“iPlants”微信公众号

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