张东教授团队揭示硝酸盐处理下特定基因调控不定根发生的机制

近日，园艺学院果树发育生物学团队在国际知名期刊《植物,细胞与环境》（Plant, Cell & Environment）上发表研究论文，以MdWOX11 转基因苹果组培苗为试材，揭示了硝酸盐处理下MdWOX11 调控不定根发生的机制。

我国大多数苹果园有机质含量低，果农多倾向于多施用氮肥来增加产量，常导致高氮胁迫，这种胁迫通过调控不定根发生来影响苹果树根系构型，进而影响苹果树的生长和结果。不定根发生是苹果压条、扦插和组织培养等无性繁殖的关键环节，解析氮信号对砧木不定根发生的调控机制对于提高苹果无性繁殖效率具有潜在应用价值，前期研究表明高浓度硝酸盐抑制苹果不定根发生，MdWOX11正调控不定根发生，但硝酸盐和MdWOX11是否协同调控不定根发生的机制尚不得而知。

在这项研究中，用不同浓度的硝酸盐处理MdWOX11转基因苹果组培苗，发现与野生型和干扰MdWOX11转基因组培苗相比，低硝酸盐更能促进过表达的MdWOX11转基因组培苗不定根发生。相反，与野生型组培苗相比，中等硝酸盐在过表达和干扰MdWOX11转基因组培苗中显著抑制不定根发生。茎基部解剖学观察结果表明，与低硝酸盐相比，中硝酸盐延迟了不定根原基的形成。茉莉酸甲酯和玉米素核苷分别在不定根发生过程中起正向和负向作用。转录组分析结果显示，激素信号、糖代谢、氮代谢、细胞周期和根发育途径相关基因可能参与不定根发生。茉莉酸甲酯信号可作为特定转化酶的正调节剂，增加茎基部的含量可以促进低硝酸盐处理下组培苗不定根的发生。此外，氮信号和MdWOX11的表达水平共同影响细胞分裂素合成和转导途径相关基因的表达，最终导致细胞分裂素积累和信号转导，影响不定根发生。

这些结果表明硝酸盐处理下MdWOX11主要通过调节细胞分裂素合成和转导途径相关基因的表达促进不定根发生，本研究为开发苹果不定根调控技术提供了新思路。

氮信号和MdWOX11 通过细胞分裂素途径调控不定根发生的工作模型

园艺学院张东教授和毛江萍博士后为该论文的共同通讯作者，博士生Tahir Muhammad Mobeen和童路为共同第一作者，本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家苹果产业技术体系、唐仲英基金会、西北农林科技大学“双一流”建设专项等项目支持。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14409

编辑：靳军

终审：赵静