遗传发育所揭示植物长距离信号传导和碳-氮平衡调控新机制

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组研究发现，拟南芥光信号途径的bZIP转录因子——HY5蛋白能够从植物地上部长距离移动至根系，自激活根系HY5基因表达，同时激活高亲和性硝酸根转运蛋白基因NRT2.1的表达，进而促进根系生长和氮吸收。进一步研究发现，地上部HY5通过增强TPS1、SWEETs等基因的表达，既促进了光合固碳又促进了光合产物从地上部运输到根系；而运输到根系的光合产物增强了HY5蛋白激活根系NRT2.1表达和氮吸收，进而维持植物碳-氮平衡。研究还发现，植物根系生长发育和氮吸收利用是受光强调控的，长距离移动的HY5蛋白整合了碳、氮代谢信号以维持植物整体在可变光照环境下的碳-氮动态平衡，保证植物生长发育的可塑性和环境适应性。该项研究揭示了植物地上部和根系间远程协调生长发育和碳-氮平衡调控的分子机制，为提高农作物氮肥利用效率提供了一种新策略。