中科院研讨所发觉水稻耐旱反响取氮素夹杂协同调控的分子机造

9月14日，国际学术期刊Molecular Plant颁发了中国科学院分子植物科学杰出创新中间晁代印研究组的研究论文。

该研究发觉耐旱负调控转录因子DST可以直接激活硝酸还原酶编码基因OsNR1.2的表达来调控水稻硝酸盐夹杂，展现了水稻干旱胁迫相应与氮夹杂协同调控的分子模块，促进了对付植物干旱胁迫下氮代谢重编程调控机制的了解。

　　氮素使用服从（NUE）和抗旱性是越来越多被育种学家存眷的两个重要性状，由于这两本性状不但影响作物产量，并且与情况爱护和农业可连续进展紧密相干。

NUE是植物生物学和农学研究的一个热门题目。一系列的转运体、酶和信号因子已经被确定，但它们的转录调控机制仍旧很大水平上未知。

先前的研究评释，氮夹杂在应对干旱等情况压力时受到按捺，这是一种顺应性代谢重编程。这种代谢重编程有助于进步植物的抗旱性，但对正常条件下高氮肥使用率的工程作物提出了挑衅，而展现这一历程形成的分子机制对办理耐旱性与NUE的辩论具有紧张意义。

　　该研究发觉水稻耐盐旱突变体dst在试验室苗期以及大田生产中都体现出低氮敏感以及氮使用服从降落的表型，评释DST是水稻氮素汲取或使用所必须的。

深入研究表现，dst及其多个等位突变体dst-crispr体现出低硝态氮敏感表型，同时对硝酸盐雷同物氯酸盐体现出耐受表型，但在其他形态的氮为埋头氮源的情形下与野生型相比没有显着区别，阐明DST参加调控水稻对硝态氮的汲取或夹杂。

硝酸根还原酶活性以及硝酸根含量的测定表现，dst突变体中的硝酸根还原酶活性低落，但硝酸根含量反而略微增添，评释DST是通过促进硝酸根的夹杂而不是硝酸根的汲取转运正向调控水稻氮素使用服从的。

　　通过对水稻中三个大概的硝酸根还原酶编码基因OsNR1.1、OsNR1.2和OsNR2的表达量阐发发觉，dst突变体中仅有OsNR1.2在差别浓度硝酸根处置惩罚条件下的表达量均大幅度低于野生型，而进一步的OsNR1.2启动子驱动的GUS陈诉基因进一步证明了这一点，评释DST大概通过调控OsNR1.2的表达调治硝酸根还原酶活性。

联合酵母单杂交、凝胶迁徙试验、染色质免疫沉淀试验及转录激活试验，该研究进一步证明了DST可以通过直接联合OsNR1.2启动子激活OsNR1.2的表达。该研究随后的研究证明，OsNR1.2编码了一个依靠于NADH的硝酸根还原酶，而且是水稻硝酸根夹杂以及氮素使用服从所必须的。

水稻耐旱反响与氮素夹杂协同调控的分子机制

该研究对渗入渗出胁迫下OsNR1.2在野生型中花11和dst中的表达量举行了检测，发觉干旱胁迫下中花11中的OsNR1.2表达量明显下调，而在dst中OsNR1.2的下调险些不显着，表现干旱条件下硝酸根还原酶活性的降落是由DST介导的。

有味的是，在硝酸盐足够时，功效缺失突变体osnr1.2比野生型ZH11更本事受渗入渗出胁迫，进一步证明了按捺氮夹杂有助于水稻在干旱胁迫下存活。

然而，当硝酸盐缺乏时，突变体dst以及osnr1.2对渗入渗出胁迫的耐受性与野生型中花11相比无明显差异，这一证据支持了DST-OsNR1.2模块介导了渗入渗出胁迫下氮夹杂的按捺。这些证据同时也评释DST-OsNR1.2模块介导的干旱胁迫下氮夹杂重编程在抗旱性方面发挥偏重要作用。

　　综上，该研究不但判定了两个参加水稻氮素使用的新基因，并且展现了干旱胁迫下氮素夹杂重编程的调控模块。这些发觉对了解水稻氮素使用怎样被调控以及氮代谢的重编程怎样促进情况顺应具有紧张意义。

新的理论框架有望为办理高氮肥使用率耐旱水稻品种选育逆境提供新的视角，并对公道施用氮肥进步作物抗旱性提出存眷。

　　该研究得到科技部国度重点研发打算、中科院计谋性先导科技专项和国度天然科学基金的资助。