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Current Biology:拟南芥NLP7-HB52/54-VAR2途径调控低氮条件下的光能利用

已有 1486 次阅读 2022-11-9 23:18 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

The Arabidopsis NLP7-HB52/54-VAR2 pathway modulates energy utilization in diverse light and nitrogen conditions

第一作者Takuto Ariga

第一单位日本东京大学

通讯作者Shuichi Yanagisawa


 Abstract 

背景回顾:In plants, nitrate is the dominant nitrogen (N) source and a critical nutrient signal regulating various physiological and developmental processes. Nitrate-responsive gene regulatory networks are widely believed to control growth, development, and life cycle in addition to N acquisition and utilization, and NIN-LIKE PROTEIN (NLP) transcriptional activators have been identified as the master regulators governing the networks. 


提出问题However, it remains to be elucidated how nitrate signaling regulates respective physiological and developmental processes. 


主要发现Here, we have identified a new nitrate-activated transcriptional cascade involved in chloroplast development and the maintenance of chloroplast function in Arabidopsis


结果1-转录级联This cascade consisting of NLP7 and two homeodomain-leucine zipper (HD-Zip) class I transcription factors, HOMEOBOX PROTEIN52 (HB52) and HB54, was responsible for nitrate- and light-dependent expression of VAR2 encoding the FtsH2 subunit of the chloroplast FtsH protease involved in the quality control of photodamaged thylakoid membrane proteins. 


结果2-生物学功能Consistently, the nitrate-activated NLP7-HB52/54-VAR2 pathway underpinned photosynthetic light energy utilization, especially in high light environments. Furthermore, genetically enhancing the NLP7-HB52/54-VAR2 pathway resulted in improved light energy utilization under high light and low N conditions, a superior agronomic trait. 


结论These findings shed light on a new role of nitrate signaling and a novel mechanism for integrating information on N nutrient and light environments, providing a hint for enhancing the light energy utilization of plants in low N environments.


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NLP7-HB52/54-VAR2作用于高光和低氮条件下的叶绿体发育和光能利用。


 摘 要 

在植物中,硝酸盐是主要的氮源,并且作为大量营养元素信号可以调控各种生理和发育进程。响应于硝酸盐的基因调控网络除了参与氮获取和利用,还被认为与植物的生长、发育和生命周期息息相关,尤其是NLP转录激活子被鉴定为该网络的主要调控子。但是,硝酸盐信号转导如何调控相应的生理和发育进程还不清楚。本文中,作者在拟南芥中鉴定到了一个由硝酸盐激活的转录级联,参与了叶绿体的发育以及叶绿体功能的维持。该级联由NLP7和两个I类HD-Zip转录因子HB52和HB54组成,作用于硝酸盐和光依赖性的VAR2表达,后者正是编码叶绿体FtsH蛋白酶的FtsH2亚基,参与光损伤类囊体膜蛋白的质量控制。与此一致的是,硝酸盐激活的NLP7-HB52/54-VAR2途径作用于光合作用过程中的光能利用,尤其是在高光条件下作用更为明显。此外,通过遗传操作增强NLP7-HB52/54-VAR2途径能够增强高光和低氮条件下的光能利用,这是一个我们都追求的优良农艺性状。本文的研究结果解释了一个新的硝酸盐信号转导功能以及一个新的整合外界氮营养和光环境的机制,为生长在低氮条件下的植物提供一个增强光能利用的潜在改良靶标。




** Shuichi Yanagisawa **


个人简介:

1986年,京都大学,学士;

1988年,京都大学,硕士;

1991年,京都大学,博士;

1990-1992年,大阪城市大学,助理教授;

1992-2003年,东京大学,助理教授;

2003-2004年,冈山大学,副教授;

2004-2017年,东京大学,副教授;

2017年-至今,东京大学,教授。


研究方向:控制植物物质生产的机制。


doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.10.024


Journal: Current Biology

Published date: November 03, 2022


Cite:
Takuto Ariga, Yasuhito Sakuraba, Mengna Zhuo, Mailun Yang, Shuichi Yanagisawa. The Arabidopsis NLP7-HB52/54-VAR2 pathway modulates energy utilization in diverse light and nitrogen conditions. Current Biology, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.10.024



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