蛋白開關賦予植物“生存智慧”之謎揭曉

當植物面對干旱、缺營養的惡劣環境時，它們會如何自救？筆者8月12日從華南農業大學獲悉，該校儲成才、胡斌教授科研團隊發現，植物中的NRT1.1B蛋白就像一個“智能開關”，能同時感知土壤中氮營養狀態和逆境信號，根據環境變化指揮植物作出最優選擇。相關研究成果8月11日在線發表于國際學術期刊《細胞》。

脫落酸作為重要的植物激素，堪稱植物界“逆境警報器”。一直以來，科學家們認為脫落酸主要是在植物細胞內被感知的。

“植物根系里有一類NRT蛋白家族，專門負責‘探測’吸收土壤中的氮元素，其中NRT1.1B是水稻中的‘營養探測器’，能夠直接感知土壤中的氮元素并觸發應答反應。”儲成才介紹。

研究團隊發現，NRT1.1B可以作為植物逆境激素脫落酸的受體，感知與整合氮元素與脫落酸之間的信號。在低氮環境下，水稻對生理濃度脫落酸的轉錄響應十分劇烈；而在高氮環境下，這種轉錄響應則受到顯著抑制。“低氮條件下可觸發更為活躍的脫落酸響應，這也暗示植物體內存在能夠整合氮營養狀態和脫落酸信號的分子機制，植物能根據氮營養的狀態，調整對逆境的‘敏感度’。”儲成才說。

研究團隊還發現，脫落酸可促進NRT1.1B與抑制蛋白在細胞膜上發生互作，激活核內脫落酸轉錄響應，從而揭示從細胞膜感知到細胞核轉錄應答的完整脫落酸信號通路。此外，NRT1.1B與脫落酸結合能力很強，比它結合氮元素的能力高出1000倍。因此，當環境中氮元素不足時，NRT1.1B會傾向于結合脫落酸，進而開啟抗逆境程序。NRT1.1B這一智能開關可以賦予植物在不同氮營養狀態下產生靈活的脫落酸應答能力，展示出植物整合復雜環境信號的精妙調控策略。

該研究不僅證實了脫落酸膜受體的存在，突破了脫落酸信號感知主要依賴胞內受體的傳統認知，更揭示了植物平衡養分利用與抗逆的分子機制，為培育氮高效且抗逆的未來作物提供了理論支撐。