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我校科研团队揭示杨树响应低氮胁迫的新机制

日期:2022-10-24 发布单位:林木遗传育种国家重点实验室 文字:魏明
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近日,我校林木遗传育种国家重点实验室李成浩教授研究团队和生命科学学院李玉花教授研究团队在Journal of Integrative Plant Biology(中科院大类一区,IF=9.106)上联合在线发表了题为“PuHox52 promotescoordinated uptake of nitrate, phosphate, and iron under nitrogen deficiency inPopulus ussuriensis”的研究论文。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,促进大青杨在低氮胁迫下对硝酸盐、磷酸盐和铁的协调吸收,使杨树适应氮匮乏环境。

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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最主要的营养元素;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。

李成浩教授研究团队对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能够显著提高低氮胁迫下大青杨地上部分和根系的生物量,促进大青杨生长及其根部对硝酸盐的吸收能力。通过双荧光素酶报告、染色质免疫沉淀和酵母单杂交等实验,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、PuNIR1PuNLP1)来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(PuPHL1APuPHL1B)和铁转运相关基因(PuIRT1)的启动子区,从而提高大青杨在低氮胁迫下对磷酸盐和铁的吸收。

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PuHox52促进低氮条件下杨树生长和对硝酸盐的吸收

林木遗传育种国家重点实验室李成浩教授和生命科学学院李玉花教授为共同通讯作者,生命科学学院博士后魏明为该论文的第一作者。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。

论文下载网址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13389