廣東
近日，南京農業大學李姍教授團隊聯合中國科學院遺傳與發育生物學研究所傅向東院士和英國牛津大學吉喆博士，在
Science期刊上發表題為“OsWRI1a coordinates systemic growth responses to nitrogen availability in rice”的研究成果。 南京農業大學為第一單位。南京農業大學博士研究生沈成波，牛津大學吉喆博士和南京農業大學鐘山青年研究員焦武博士為論文共同第一作者。牛津大學吉喆博士、中科院遺傳與發育生物學研究所傅向東院士和南京農業大學李姍教授為論文通訊作者。
研究團隊篩選到一個根-冠生物量比對氮響應不敏感的突變體，從中鑒定到了協調水稻根系與地上部響應外界氮供應、維持根-冠比穩態、促進水稻生長發育的關鍵因子OsWRI1a（WRINKLED1a）。該基因在低氮條件下無需改變常規的碳分配模式即可促進水稻根系的生長。此前李姍團隊的研究指出，F-box蛋白RNR10可通過單泛素化修飾生長素合成抑制因子DNR1，抑制其降解，從而負調控根系氮響應。該研究進一步發現，OsWRI1a也能與RNR10互作，其K139、K156和K225位點被RNR10介導多泛素化修飾，進而被降解。OsWRI1a在根系中具有雙重調控功能：一方面，它通過與DNR1競爭性結合RNR10，破壞DNR1穩定性，從而提升生長素水平，促進生長素介導的根系發育；另一方面，OsWRI1a可作為轉錄因子直接激活氮代謝相關基因表達，促進氮代謝過程。另外，研究還顯示不同E2泛素結合酶組分及底物-SKP復合物空間構象變化可實現RNR10在單泛素化修飾DNR1與多泛素化修飾OsWRI1a之間的切換。在地上部，OsWRI1a通過激活NGR5表達促進分蘗發生。值得注意的是，OsWRI1a在分蘗芽中與RNR10呈現微弱互作，既避免OsWRI1a自身被RNR10介導的多泛素化降解，又不干擾RNR10與DNR1之間的相互作用。這一現象揭示了OsWRI1a調控機制具有明顯的組織特異性。最終，將優異等位基因導入粳稻品種“武運粳7號”，可在低氮條件下穩定根冠比，顯著提高氮肥利用效率與產量，展現了突出的育種應用潛力。
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