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【科研新进展】刘金隆课题组揭示结瘤信号通路蛋白NSP1和NSP2调控豆科植物钒累积和耐受性的分子机制

来源:   作者:辛清婷   发布日期:2024-01-17     浏览次数:

     

近日,必赢线路检测3003no1刘金隆课题组在《Advanced Science》上在线发表题为“Nodulation Signaling Pathway 1 and 2 modulate vanadium accumulation and tolerance of legumes”的研究论文,揭示了结瘤信号通路1(NSP1)和NSP2调控豆科植物钒累积和耐受性的分子机制。我院在读硕士研究生刘鹏为论文的第一作者,刘金隆副教授为通讯作者。

钒(V)污染日益加剧并潜在威胁着威胁人类健康。NSP1和NSP2调控着豆科植物的共生结瘤的过程, NSP1 和 NSP2 的突变在导致结瘤缺陷的同时还增加了蒺藜苜蓿对钒酸盐的敏感性。这种敏感性受环境中的磷(P)、铁(Fe)、硫(S)浓度显著影响。钒酸盐被认为是磷酸盐的类似物,所以一般认为它与P共享转运途径,且P能够拮抗V的毒害。钒酸盐不仅与磷酸盐,可能与硫酸盐也能共用转运途径。Fe可能通过对磷酸盐转运的调控干扰钒酸盐的吸收和累积。

本研究首次通过系列突变体和过表达植株从遗传学角度证实了P、S、Fe的吸收转运调控着植物的钒累积和耐受性。野生型蒺藜苜蓿R108能够积极调节P、S和Fe转运体基因的表达,限制V的吸收和积累,抵抗V的毒性。然而,R108对V的耐受性和根中基因的表达响应很大程度上依赖于根瘤共生和/或土壤微生物的存在。R108能够维持钒酸盐胁迫下根际细菌群落的多样性,并且积极调控根际细菌对V胁迫的协同响应。这些细菌能够与植物体内钒、磷、硫和铁水平显著关联,共同协助或调控植物应对钒酸盐胁迫的能力。当 NSP1 和 NSP2 突变后,根系不能与根瘤菌共生结瘤。随之出现的是,P、S、Fe转运体基因不能对钒酸盐胁迫做出积极的响应或正确的应答,根际细菌群落变得不稳定,其应对V的能力减弱。因此, nsp1 与 nsp2 突变体的钒耐受能力显著低于野生型R108。因此,NSPs在调节豆科植物V的积累和耐受性中起着重要作用,可为V污染绿色可持续治理与保障人类健康提供新思路。

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该研究得到国家自然科学基金面上项目资助。

全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202306389

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