现在是:
 
当前位置: 首页  新闻动态

Nature发表我院林学中心重要研究成果


海峡联合研究院   发布时间: 2017-05-11  信息员:  


2017510日,我校海峡联合研究院林学中心刘坤祥课题组与美国Harvard医学院及日本东京大学合作在国际顶级学术期刊《自然》在线发表题为 “Discovery of Nitrate-CPK-NLP signalling in central nutrient-growth networks”的高水平论文。刘坤祥为该研究论文的第一作者和共同通讯作者。刘坤祥教授(台湾)为我校海峡联合研究院林学中心于2015年引进的全职PI。福建农林大学为该研究论文第二完成单位。在高水平大学建设实施以来,我校海峡联合研究院林学中心已经在科学自然细胞三大国际顶尖期刊发表高水平论文。

氮元素是构成植物体最基本的元素之一,并且是决定农作物产量的主要限制因子。对大部分的植物而言氮肥中硝态氮是最适合的氮肥形式,除了作为一个巨量元素外,同时也是个信号传导分子。植物能感受硝态氮而快速诱导基因表达, 调控根系发展以及叶片生长。然而, 对于植物如何感受硝态氮以及其中的讯号传导物质所知甚少。在此项研究中发现第三亚群钙离子依存蛋白激脢(Group III Calcium dependent protein kinase)参与硝态氮信号传导。研究人员利用最新的超敏感钙离子感受蛋白(GCaMP6S)首次在植物细胞中展现细胞可感受到硝酸盐存在而诱导钙离子浓度改变。由发展出的无硝酸盐拟南芥叶肉细胞原生植体系统筛选出第三亚群钙离子依存蛋白激可感受到硝酸盐的诱导钙离子浓度变化来调节其活性。在植物的研究里许多重要基因一但缺失功能常常就会造成致死而无法研究其在植物体内的生理功能。在研究钙离子依存蛋白激脢双突变株对硝态氮信号传导却也因为造成胚胎致死无法揭示其生理功能在此研究中首次利用了化学遗传学方法成功的展示突变在保守的守门氨基酸(Gatekeeper residue)的钙离子依存蛋白激脢除了可保持其活性维持植物正常生长并且可被筛选出的专一的化学抑制剂来调控其活性利用此一方法证明了第三亚群钙离子依存蛋白激脢在硝态氮信号传导扮演了重要的角色。紧接着,在此报告中更进一步揭露其调控的分子机制:一个已知参与硝态氮信号传导的转录因子NLP7可被钙离子依存蛋白激脢磷酸化藉由生物讯息以及质谱仪的结果更进一步找到磷酸化位点植物能感受到硝态氮而诱导细胞体内钙离子浓度变化而第三亚群钙离子依存蛋白激脢会感受到钙离子变化而磷酸化NLP7 进入细胞核内调控基因表达, 进而诱导根系发展以及叶片生长。

该项研究提供了许多首次应用在植物的新技术与工具并为以后提高农作物氮素利用及产量提升提供了理论依据。


图  氮–CPK调控拟南芥叶片和根系发育

文章链接:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature22077.html#affil-auth