豆科植物進化出與根瘤菌的共生關係，形成一種特殊的器官—共生根瘤，根瘤菌在其中將空氣中的氮氣固定為氨，供植物利用。因此，研究豆科植物和根瘤菌的相互作用，從而增加共生固氮的效率，是減少氮肥施用、發展綠色可持續農業的關鍵。豆科植物和根瘤菌的互作和共生固氮受到外部環境條件的影響。非生物脅迫嚴重抑制了豆科植物的根瘤發育和共生固氮。然而，其中的遺傳和分子機制仍知之甚少。
12月21日，河南大學作物逆境適應與改良國家重點實驗室王學路教授團隊在《分子植物》上發表了研究論文，揭示了大豆中GSK3蛋白激酶磷酸化共生關鍵轉錄因子NSP1，從而介導鹽脅迫抑制豆科植物-根瘤菌共生的分子機制。
該研究揭示了非生物脅迫調控豆科植物根瘤發育和共生固氮的分子機制：當豆科植物處於非生物脅迫（如高鹽）下，大量誘導某些GSK3的表達（如GmSK2-8），上調的GSK3磷酸化NSP1，抑制其結合下遊共生響應基因表達，從而抑制根瘤的形成。該研究加深了我們對鹽脅迫調控結瘤固氮的分子機制的了解，為改善大豆和其他豆類在環境脅迫條件下的共生固氮能力提供了可供改造和利用的目標基因。
該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及河南大學的支持。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.015
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