2023年7月20日，国际权威学术期刊Plant Physiology在线发表了生科院张群教授团队最新研究成果，题为“Phosphatidic acid regulates ammonium uptake by interacting with AMMONIUM TRANSPORTER 1;1 in Arabidopsis”。
氮元素对于农作物的生长、发育和产量极其重要，其中铵态氮是细胞氨基酸生物合成的重要无机氮源。植物铵离子的吸收和转运主要依赖于铵转运蛋白家族（AMT），其中位于根表皮细胞的AMT1;1主要负责将土壤中铵离子转运至胞内。虽然AMT1;1介导的铵吸收与转运机制的研究已比较清楚。但是，在铵稳态失衡的条件下AMT1;1如何主动调控铵离子吸收及其相关的分子机理，却知之甚少。该文章以模式植物拟南芥为材料，研究了磷脂酸（PA）与AMT1；1结合调控铵离子的吸收机制，并明确了二者的关键结合位点。
在本项研究中，作者发现高铵与低铵胁迫均能激活磷脂酶D（PLD）并产生信号分子PA；利用脂-蛋白质结合技术，发现拟南芥AMT1;1与PA结合能力最强，并通过蛋白质点突变发现了二者的关键结合位点。同时，利用酵母系统和非洲爪蟾卵母细胞系统验证了该结合位点的重要性。在植株水平，与野生型回补相比点突变回补表现出更强的铵转运活性。总之，该研究发现了一条基于PLD/PA植物感受与应答铵信号的调控途径。当外界环境铵稳态失衡时，细胞PLD被瞬间激活产生更多PA信号分子，PA特异性结合AMT1;1并抑制其转运铵离子活性，使植物在高铵胁迫下免遭铵离子毒害，以维持植物的正常生长与发育。
图1 不同铵条件对PLD产物PA含量的影响
图2 AMT1;1与PA结合位点的鉴定
图3 突变PA结合位点增强了AMT1;1的离子转运活性
新葡萄8883官网AMG博士生操宏伟为第一作者，张群教授为本论文通讯作者。另外研究生刘青芸、刘晓、马兆坤、张季秀、李雪冰，沈立轲副教授、袁静娅副教授也参与了本项研究。感谢中国农业大学袁力行教授、中国科学院南京土壤研究所苏彦华研究员和法国里昂大学Yvon Jaillais教授友情提供的突变体材料与生物探针。本论文得到科技部重点研发项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本业务费、江苏省研究生科研与实践创新计划等的资助。
