Nature Commun | 浙江大学郑绍建团队揭示植物耐酸与氮高效协同调控的分子机制

酸性土壤广泛分布于全球，约占潜在可耕地面积的一半。在酸性土壤中，高浓度质子（H+）抑制根系伸长、干扰养分吸收，并加剧Al3+、Mn2+等有害金属离子释放等，严重制约作物产量。农业生产中通过增加氮肥投入以维持生长和产量的做法，往往进一步加剧土壤酸化，形成“酸化—增肥—再酸化”的恶性循环。因此，从分子层面解析植物耐酸与氮吸收协同调控机制，对于改善酸性土壤中植物的生长和提高氮利用效率具有重要意义。

近日，浙江大学郑绍建教授团队联合法国巴黎萨克雷大学Moussa Benhamed教授在Nature Communications在线发表了题为BRAHMA represses STOP1-NRT1.1 module to control plant rhizosphere alkalization and acid stress adaptation的研究论文。该研究鉴定出SWI2/SNF2型染色质重塑ATP酶BRAHMA（BRM）是STOP1-NRT1.1耐酸模块的上游关键负调控因子，揭示了染色质重塑参与植物耐酸与硝酸盐吸收协同调控的分子机制，为培育耐酸、氮高效协同改良的作物新品种提供了重要的基因靶点和理论支撑。

染色质重塑因子BRM参与调控STOP1介导的耐酸通路

团队前期研究揭示，核心耐酸转录因子STOP1通过激活硝酸盐转运蛋白NRT1.1，增强H⁺/NO₃⁻共转运，促进根际碱化，从而实现植物耐酸与氮吸收的协同调控（Ye et al., The Plant Cell, 2021）。然而，该调控模块的上游调控机制尚不明确。本研究鉴定出BRM是STOP1的互作蛋白，并通过Y2H、BiFC和Co-IP等实验验证二者在细胞核内存在直接物理相互作用。功能验证表明，BRM负调控植物耐酸性，并且brm stop1、brm nrt1.1双突变体在酸胁迫下表现出与nrt1.1、stop1单突变体相似的超敏感表型、NRT1.1表达水平和硝酸盐吸收速率，表明BRM作用于STOP1-NRT1.1模块上游，抑制植物耐酸性。进一步分析发现，BRM对STOP1的调控并非局限于NRT1.1，还广泛参与STOP1介导的抗铝毒、耐低磷胁迫等多种逆境适应过程，说明BRM是STOP1调控网络的核心表观遗传调控因子。

BRM通过双重机制调控STOP1-NRT1.1核心耐酸通路的激活

值得注意的是，BRM并不影响STOP1的蛋白积累水平。进一步研究发现，BRM通过两种方式抑制STOP1-NRT1.1通路的激活：①染色质层面调控：BRM直接结合NRT1.1基因组区域，限制该区域的染色质可及性，尤其是包含STOP1结合元件的关键区域；②转录活性调控：BRM与STOP1互作并直接抑制其转录活性，从而抑制酸胁迫下STOP1对NRT1.1的转录激活效率。正常生长条件下，BRM-STOP1调控通路有助于维持植物氮吸收和根际pH稳态，避免不必要的能量消耗。而在酸胁迫条件下，植物通过26S蛋白酶体途径快速降解BRM，迅速解除BRM对STOP1-NRT1.1模块的抑制，使STOP1高效激活NRT1.1表达，增强H⁺/NO₃⁻共转运效率。该过程不仅提高植物的氮利用率，通过根际碱化缓解酸胁迫对根系的损伤，实现植物耐酸与氮高效的协同调控，同时也缓解氮肥施用引发的土壤酸化。

综上，该研究将染色质重塑机制纳入植物酸胁迫响应与氮吸收调控网络，揭示了BRM-STOP1-NRT1.1调控通路协同提高植物耐酸与氮利用率的分子机制，为酸性土壤作物遗传改良、通过植物-环境互作机制改良酸性土壤提供新策略。

浙江大学百人计划研究员叶佳园和中国水稻研究所副研究员田文昊为论文共同第一作者，浙江大学丁忠杰长聘副教授、郑绍建教授和巴黎萨克雷大学Moussa Benhamed教授为共同通讯作者。浙江大学金崇伟教授和王智烨长聘副教授为该研究提供了重要指导和帮助。研究受国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划、中国博士后科学基金等多个项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-026-69905-z

团队介绍

郑绍建，浙江大学教授，国家自然科学基金杰出青年基金获得者、教育部CJ学者特聘教授、教育部“植物营养生理与分子改良”创新团队带头人。主要从事植物响应营养逆境的生理和分子机制的研究。

欢迎访问郑绍建教授个人主页：

https://person.zju.edu.cn/sjzheng

邮箱：sjzheng@zju.edu.cn

丁忠杰，浙江大学长聘副教授，教育部青年CJ学者。主要从事植物矿质离子感受和应答的分子机制研究。

欢迎访问丁忠杰长聘副教授个人主页：

https://person.zju.edu.cn/0014788

邮箱：zjding@zju.edu.cn

叶佳园，浙江大学百人计划研究员，聚焦植物氮素高效利用及其在逆境适应中的作用机制。

欢迎访问叶佳园研究员个人主页：

https://person.zju.edu.cn/0623619

邮箱：jiayuan@zju.edu.cn

诚邀对植物营养分子生物学、表观遗传学和生物信息学感兴趣的研究生和博士后加盟。