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新華社西安9月23日電（記者姚友明）23日，西北農(nóng)林科技大學(xué)生命學(xué)院劉坤祥教授領(lǐng)銜的植物氮素營養(yǎng)團隊的研究成果在《科學(xué)》在線發(fā)表。這表明該團隊主導(dǎo)研究發(fā)現(xiàn)了調(diào)節(jié)植物生長的氮營養(yǎng)信號“開關(guān)”。

氮元素是構(gòu)成生物體最基本元素之一。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，硝態(tài)氮是增加農(nóng)作物產(chǎn)量的重要因素。植物可以感受到不同濃度的硝態(tài)氮，并迅速發(fā)生轉(zhuǎn)錄水平、代謝水平、激素信號、根系及地上部分的協(xié)調(diào)生長和生殖生長等方面的變化，從而調(diào)控自身的代謝和生長反應(yīng)。因此，硝態(tài)氮不僅是植物必需的礦質(zhì)營養(yǎng)鹽，也是重要的信號分子。

20世紀90年代，科學(xué)家已經(jīng)可以在基因水平確定硝態(tài)氮是一種信號分子，但并不清楚植物感受它的機制。2009年，有科學(xué)家發(fā)表文章認為CHL1/NRT1.1蛋白除了硝酸鹽轉(zhuǎn)運的功能以外，還存在感受硝態(tài)氮的功能。但劉坤祥根據(jù)多年研究認為，該蛋白不是一個主要的硝態(tài)氮感受器。

在此前研究的基礎(chǔ)上，劉坤祥發(fā)現(xiàn)了新的植物硝酸鹽信號“開關(guān)”NLP7蛋白。研究表明，NLP家族的NLP2/4/5/6/7/8/9作為轉(zhuǎn)錄因子，開啟了硝酸鹽誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄重塑和物質(zhì)運輸、代謝、激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和根系及地上部分的生長等發(fā)育進程。通過新型的分子互作檢測方法，劉坤祥等人證實了硝酸鹽可以和NLP7蛋白直接互作。

據(jù)介紹，該研究結(jié)果的重大意義在于闡明了光合自養(yǎng)植物通過感受硝態(tài)氮進而激活植物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和生長反應(yīng)的調(diào)節(jié)機制，這一發(fā)現(xiàn)將為提高作物的氮利用效率，減少化肥使用和能源消耗，減輕由溫室氣體排放引起的氣候變化，進而為支持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供新的啟迪。