浙江大学农业与生物技术学院甘银波课题组与合作者在Plant Communications在线发表了题为Nuclear translocation of OsMADS25 facilitated by OsNAR2.1 in response to nitrate signal promotes root growth by regulating the expression of OsMADS27 and OsARF7 in rice的研究论文，报道了两个硝酸盐响应因子OsNAR2.1与OsMADS25互作，且OsNAR2.1可促进OsMADS25进核，进而直接调控OsMADS27与OsARF7的表达来调控水稻根系生长和氮素吸收的分子调控机制http://www.cab.zju.edu.cn/nxx/2023/0630/c75790a2777319/page.htm
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100642
氮是植物生长发育重要的大量元素。在土壤中，大约95%-99%的可利用氮素均以有机态存在。但植物可利用的氮素大多都是无机态，比如铵盐和硝酸盐。硝酸盐不仅是大多数高等植物的主要氮源，而且可作为信号分子调控许多生理过程，比如氮吸收和同化相关基因的表达，根和茎的生长，开花和种子萌发等。MADS-box基因家族在真核生物中广泛存在，作为转录因子可控制植物生长发育的各个方面，比如根的生长，花分生组织的发育以及营养生长到生殖生长的转换等。NAR2（nitrate assimilation-related protein）是植物硝酸盐转运因子NRTs的重要成员，可作为伴侣蛋白与其他NRTs互作协助硝酸盐的吸收。在水稻中，我们的前期研究结果表明，OsMADS25受硝酸盐诱导，其过表达能够增加主根长度，侧根长度和数量。然而，OsMADS25如何响应硝酸盐调控水稻根系的生长还不清楚。
本研究发现，OsNAR2.1功能的缺失可显著地抑制硝酸盐对OsMADS25表达的诱导。由于OsMADS25与OsNAR2.1均受硝酸盐诱导且均参与对水稻根系生长的调控，因此，我们大胆地猜测OsMADS25与OsNAR2.1可能存在互作。Y2H，BiFC和Co-IP验证了OsMADS25与OsNAR2.1的确存在互作关系。那么，OsMADS25与OsNAR2.1的互作有何生物学意义呢？利用水稻原生质体亚细胞定位实验发现，硝酸盐可促进OsMADS25进核，但依赖于OsNAR2.1的功能；进一步的蛋白免疫印迹实验证明了OsNAR2.1的确能够促进OsMADS25进入细胞核，调控下游靶基因的表达。表型分析发现，Osnar2.1、OsMADS25-RNAi、OsMADS25-RNAi Osnar2.1与野生型相比，主根长度和侧根数量均显著减少，其中，OsMADS25-RNAi Osnar2.1株系的减少幅度最大，更有意思的是，Osnar2.1、OsMADS25-RNAi、OsMADS25-RNAi Osnar2.1株系的硝酸盐含量与野生型相比均显著降低，且OsMADS25-RNAi Osnar2.1株系降低程度最大。
那么，OsMADS25进入细胞核后如何调控根系的生长呢？ChIP-Seq结果表明，OsMADS27和OsARF7可能是OsMADS25的下游靶基因。进一步的ChIP-qPCR、LUC和Y1H结果发现，OsMADS25可直接正调控OsMADS27和OsARF7的表达。进一步的表型分析结果表明，OsMADS25-RNAi、OsMADS27-RNAi和Osmads25 Osmads27与野生型相比，主根长度和侧根数量均显著减少，其中，Osmads25 Osmads27减少幅度最大。
总之，该研究揭示了一条新的水稻根系生长调控机制。即OsMADS25响应硝酸盐信号从细胞质转移至细胞核，并随后通过激活OsMADS27和OsARF7的表达来调控水稻根系的生长和氮素的吸收，且该过程依赖与OsNAR2.1的功能。
浙江大学农业与生物技术学院甘银波教授和南京农业大学范晓荣教授为论文的通讯作者。甘银波教授课题组博士生吴君宇和杨帅淇为论文的共同第一作者。南京农业大学徐国华教授、新加坡国立大学俞皓教授为该研究提供了重要指导和帮助。该工作得到了国家重点研发计划、浙江省自然科学基金和国家自然科学基金的资助。
来源：https://mp.weixin.qq.com/s/UylKN8VGSrw_4yc_-nVXxA