福建农林大学廖红团队揭示GmNN1/FT2a调控大豆氮效率的新机制

责编 | 王一

氮是植物生长发育所必需的大量矿质营养元素之一。大豆是世界范围内种植最广的豆科作物，能够与根瘤菌共生固氮；同时大豆根系也具有吸收氮素的能力。根系吸氮与共生固氮均需要光合作用提供碳源，但其调控机制仍不清楚。

近日，福建农林大学根系中心廖红团队在PLOS Biology在线发表了题为Shoot-to-root translocated GmNN1/FT2a triggers nodulation and regulates soybean nitrogen nutrition的研究论文，揭示了GmNN1/FT2a从地上部移动到根部，通过与转录因子GmNYFA-C结合，激活共生关键基因GmENOD40的表达，诱导根瘤形成提高大豆氮效率的新机制。

该研究首先通过田间表型分析，图位克隆到一个控制大豆氮效率的主效基因GmNN1/FT2a。功能分析发现，启动子区一个43bp的插入/缺失变异调控了GmNN1/FT2a基因的表达 (图1A)，进而调控了大豆根瘤的形成及植株氮效率 (图1B)。嫁接试验表明，地上部GmNN1/FT2a是决定大豆根瘤形成的关键因子；并且地上部GmNN1/FT2a优先移动到接种根瘤菌的根系 (图1C)，与该实验室前期发现的低氮/结瘤特异响应的转录因子GmNYFA-C结合(Xu et al., New Phytol, 2021; 图1D, E)，激活结瘤关键基因GmENOD40的表达，调控结瘤、提高大豆氮效率。

图2. GmNN1/FT2a对大豆结瘤及氮效率的调控作用

该研究发现GmNN1/GmFT2a不仅能整合光信号，还能整合环境氮信号，精细调控大豆根系吸氮与共生固氮，从而提高大豆对不同氮供应的适应能力。

图3. GmNN1/FT2a调控大豆结瘤及氮效率的模式图

福建农林大学根系中心的廖红教授为该论文的通讯作者，李欣欣副教授为第一作者。根系中心的钟永嘉教授和生命科学学院的王文斐副教授也参与了本项目的研究。该研究得到了国家自然科学基金项目的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001739