遺傳發育所揭示植物長距離信號傳導和碳-氮平衡調控新機制

中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東課題組研究發現，擬南芥光信號途徑的bZIP轉錄因子——HY5蛋白能夠從植物地上部長距離移動至根系，自激活根系HY5基因表達，同時激活高親和性硝酸根轉運蛋白基因NRT2.1的表達，進而促進根系生長和氮吸收。進一步研究發現，地上部HY5通過增強TPS1、SWEETs等基因的表達，既促進了光合固碳又促進了光合產物從地上部運輸到根系；而運輸到根系的光合產物增強了HY5蛋白激活根系NRT2.1表達和氮吸收，進而維持植物碳-氮平衡。研究還發現，植物根系生長發育和氮吸收利用是受光強調控的，長距離移動的HY5蛋白整合了碳、氮代謝信號以維持植物整體在可變光照環境下的碳-氮動態平衡，保證植物生長發育的可塑性和環境適應性。該項研究揭示了植物地上部和根系間遠程協調生長發育和碳-氮平衡調控的分子機制，為提高農作物氮肥利用效率提供了一種新策略。