植物有逆境感知？华农团队 Cell 论文揭秘其 “智能开关”

南方财经记者张梦琦 实习生李雪瑶 昝金玉广州报道

近日，华南农业大学（下称“华农”）农学院教授储成才、胡斌团队在国际顶级期刊《细胞》（Cell）在线发表最新研究论文，揭开了植物应对复杂环境的“智慧”：植物体内有一种叫NRT1.1B的蛋白，就像一个“智能开关”，能同时“感知”土壤中的氮营养状态和干旱等逆境信号，并根据环境变化指挥植物做出最优选择，帮助植物适应复杂环境。

适应复杂环境是植物生存、农作物稳产的核心问题，而搞清楚植物如何“整合”各种环境信号，是解决这个问题的关键。当前，现有研究主要关注植物对单一信号的感知与应答，而对复杂环境中的多种信号整合尚无系统认知。

NRT1.1B是传统意义上的细胞膜硝酸盐受体。华农研究团队发现，其可以作为植物逆境激素脱落酸（Abscisic Acid，ABA）受体，介导硝酸盐与ABA信号的感知与整合。

此次发现有两个重要突破：一是证实了ABA膜受体的存在，打破了“植物主要靠细胞内受体感知ABA”的传统认知；二是揭示了植物如何平衡“养分利用”与“抵抗逆境”的分子机制，为将来培育出既能高效利用氮元素、又能耐干旱的作物新品种——它们不需要太多化肥也能在逆境中高产，提供了理论支撑，有助于推动“减肥节水”绿色农业的发展。

在自然界中，土壤养分的有效含量通常较低，但当前多数有关植物逆境生物学和ABA信号的研究，多在营养过剩的培养条件下开展。

而华农研究团队发现，在低硝酸盐环境下，水稻对生理浓度ABA的转录响应十分剧烈；在高硝酸盐环境下，这种转录响应则受到显著抑制，ABA激活基因数不足低硝酸盐条件下的30%，且受诱导基因的上调程度也显著低于硝酸盐条件。

简言之，低硝酸盐条件下，可触发更为活跃的ABA响应，这也暗示植物体内存在能够整合氮营养状态和ABA信号的分子机制，植物能根据氮营养的状态，调整对逆境的“敏感度”。

有意思的是，硝酸盐受体NRT1.1B对ABA表现出明显更强的亲和力。同时，ABA可促进NRT1.1B与抑制蛋白SPX4在细胞膜上发生互作，使得SPX4束缚的转录因子NLP4得以释放而进入细胞核内，激活核内的ABA转录响应。因此，该研究揭示了NRT1.1B-SPX4-NLP4共同介导的从细胞膜感知到细胞核转录应答的完整ABA信号通路。

此外，ABA和硝酸盐可竞争结合NRT1.1B，因此赋予植物在不同氮营养状态下产生灵活的ABA应答反应，从而整合不同环境信号，展示出植物整合复杂环境信号的精妙调控策略。

团队还发现，NRT1.1感知ABA信号是植物界中普遍存在的机制，也进一步证明了NRT1.1在植物长期适应自然环境过程中，对平衡养分利用与逆境抗性的重要作用。

该研究论文题为《NRT1.1B作为植物ABA受体整合复杂环境信号》（NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants）。