广东
近日，南京农业大学李姗教授团队联合中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东院士和英国牛津大学吉喆博士，在
Science期刊上发表题为“OsWRI1a coordinates systemic growth responses to nitrogen availability in rice”的研究成果。 南京农业大学为第一单位。南京农业大学博士研究生沈成波，牛津大学吉喆博士和南京农业大学钟山青年研究员焦武博士为论文共同第一作者。牛津大学吉喆博士、中科院遗传与发育生物学研究所傅向东院士和南京农业大学李姗教授为论文通讯作者。
研究团队筛选到一个根-冠生物量比对氮响应不敏感的突变体，从中鉴定到了协调水稻根系与地上部响应外界氮供应、维持根-冠比稳态、促进水稻生长发育的关键因子OsWRI1a（WRINKLED1a）。该基因在低氮条件下无需改变常规的碳分配模式即可促进水稻根系的生长。此前李姗团队的研究指出，F-box蛋白RNR10可通过单泛素化修饰生长素合成抑制因子DNR1，抑制其降解，从而负调控根系氮响应。该研究进一步发现，OsWRI1a也能与RNR10互作，其K139、K156和K225位点被RNR10介导多泛素化修饰，进而被降解。OsWRI1a在根系中具有双重调控功能：一方面，它通过与DNR1竞争性结合RNR10，破坏DNR1稳定性，从而提升生长素水平，促进生长素介导的根系发育；另一方面，OsWRI1a可作为转录因子直接激活氮代谢相关基因表达，促进氮代谢过程。另外，研究还显示不同E2泛素结合酶组分及底物-SKP复合物空间构象变化可实现RNR10在单泛素化修饰DNR1与多泛素化修饰OsWRI1a之间的切换。在地上部，OsWRI1a通过激活NGR5表达促进分蘖发生。值得注意的是，OsWRI1a在分蘖芽中与RNR10呈现微弱互作，既避免OsWRI1a自身被RNR10介导的多泛素化降解，又不干扰RNR10与DNR1之间的相互作用。这一现象揭示了OsWRI1a调控机制具有明显的组织特异性。最终，将优异等位基因导入粳稻品种“武运粳7号”，可在低氮条件下稳定根冠比，显著提高氮肥利用效率与产量，展现了突出的育种应用潜力。
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