文章信息
文章題目：NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants
期刊：Cell
發(fā)表時間：2025 年 8 月 11 日
主要內容：華南農業(yè)大學農學院/未來作物精準育種基礎研究卓越中心/嶺南現(xiàn)代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室儲成才/胡斌團隊在 Cell 在線發(fā)表了題為“NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants”的研究論文。該研究發(fā)現(xiàn)硝酸鹽受體 NRT1.1B 對逆境激素脫落酸（ABA）具有更高的親和力，它能作為細胞膜 ABA 受體，介導其信號感知與傳導。ABA 與硝酸鹽競爭性結合 NRT1.1B，進而實現(xiàn)氮營養(yǎng)狀態(tài)與逆境信號的整合。這一突破性發(fā)現(xiàn)表明，除胞內受體外，細胞膜上同樣存在感知 ABA 的受體，更為關鍵的是，該研究揭示了植物平衡養(yǎng)分利用與逆境適應的分子機制，為培育兼具氮高效利用與抗逆特性的作物新品種提供了理論支撐。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.027
使用TransGen產(chǎn)品：
? TransScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311)
? PerfectStart? Green qPCR SuperMix (AQ601)
? ProteinFind? Anti-GFP Mouse Monoclonal Antibody (HT801)
? Trans5α Chemically Competent Cell (CD201)
? BL21 Chemically Competent Cell (CD901)
背景介紹
植物激素脫落酸（ABA）是植物最重要的逆境響應激素，通過調控植物生長發(fā)育、氣孔關閉以及多種生理代謝過程，幫助植物適應逆境環(huán)境。目前，以細胞質受體 RCAR/PYR1/PYLs 為核心的經(jīng)典 ABA 信號通路已被揭示。然而，研究表明 ABA 信號能夠在細胞膜上被感知，并且這一過程在 ABA 信號響應中具有重要作用。但長期以來，對細胞膜 ABA 受體的鑒定及其功能研究仍不明確，這在一定程度上限制了對 ABA 信號多樣化感知與傳導機制的深入理解。
文章概述
在自然環(huán)境中，礦質營養(yǎng)元素的有效濃度通常維持在較低水平。然而，當前植物逆境生物學和 ABA 信號研究大多采用營養(yǎng)過剩的培養(yǎng)條件。以常用的 MS 培養(yǎng)基為例，其有效氮含量高達約 60 mM，遠超自然土壤中通常不足 1 mM 的氮水平。這種顯著的氮營養(yǎng)差異是否會影響植物對 ABA 的響應？研究結果顯示，在低硝酸鹽（LN）條件下，水稻對生理濃度 ABA（100 nM）表現(xiàn)出強烈的轉錄響應；而在高硝酸鹽（HN）條件下，這種響應則受到明顯抑制。具體而言，HN 條件下被 ABA 激活的基因數(shù)量不及 LN 條件下的30%（圖1A），且基因表達的上調幅度也顯著降低（圖1B）。這表明 LN 環(huán)境能誘導更活躍的 ABA 響應，同時也強烈提示植物體內可能存在整合氮營養(yǎng)狀態(tài)與 ABA 信號通路的分子調控機制。
圖1 氮營養(yǎng)狀態(tài)決定植物 ABA 應答反應
NRT1 家族是植物中最早被發(fā)現(xiàn)的一類硝酸鹽轉運蛋白，目前已知該家族成員主要參與調控氮素利用過程。其中，NRT1.1B 作為定位在細胞膜上的水稻硝酸鹽受體，能夠直接感知外界硝酸鹽信號并啟動相應的生理響應。研究發(fā)現(xiàn)，通過藥物親和反應靶向穩(wěn)定性（DARTS）和微量熱泳動（MST）實驗均證實 NRT1.1B 能夠直接與 ABA 結合。特別值得注意的是，NRT1.1B 與 ABA 結合的平衡解離常數(shù)（Kd）約為 200 nM，這與植物體內 ABA 的生理濃度范圍高度吻合。更引人關注的是，NRT1.1B 對 ABA 的親和力顯著高于其對硝酸鹽的親和力（結合硝酸鹽的 Kd 值約為 200 μM），這一發(fā)現(xiàn)強烈提示 NRT1.1B 可能作為 ABA 受體發(fā)揮重要的生物學功能。
SPX4 是植物營養(yǎng)信號通路中關鍵的負調控因子，它通過與轉錄因子相互作用，阻止后者從細胞質向細胞核的轉運。本研究發(fā)現(xiàn)，ABA 能夠誘導 NRT1.1B 與 SPX4 在細胞膜上發(fā)生相互作用，提示 NRT1.1B-SPX4 信號模塊可能通過調控轉錄因子在細胞質與細胞核的轉運來實現(xiàn) ABA 信號傳遞。為系統(tǒng)解析這一信號通路，研究者采用定量蛋白質組學技術，對 ABA 誘導后發(fā)生核定位變化的轉錄因子進行了全面篩選。結果顯示，NLP 家族成員 NLP4 在 ABA 刺激下能快速入核，而這一過程受到 SPX4 的抑制。而 NRT1.1B 感知 ABA 信號后，可通過招募 SPX4 來解除其對 NLP4 的束縛，使 NLP4 得以入核并激活 ABA 轉錄響應，從而構建了從細胞膜感知到細胞核響應的完整信號通路（NRT1.1B-SPX4-NLP4）。更為重要的是，ABA 和硝酸鹽能夠競爭性結合 NRT1.1B，使植物能夠根據(jù)不同氮營養(yǎng)狀態(tài)靈活調控 ABA 應答。在低硝酸鹽條件下，NRT1.1B 主要作為 ABA 受體，通過上述信號模塊激活強烈的 ABA 響應；而在高硝酸鹽條件下，硝酸鹽會競爭性抑制 ABA 與 NRT1.1B 的結合，在促進氮素利用的同時減弱 ABA 反應（圖2）。這種基于 NRT1.1B "雙受體"功能的調控機制，使植物能夠根據(jù)環(huán)境營養(yǎng)狀況，在逆境防御和營養(yǎng)吸收之間實現(xiàn)動態(tài)平衡。值得一提的是，NRT1.1B 的 ABA 結合位點在高等植物 NRT1.1 同源蛋白中高度保守。實驗證實 ABA 能促進擬南芥、玉米和小麥中相應 NRT1.1-SPX 的相互作用，說明 NRT1.1 介導的 ABA 信號感知在植物界具有普遍性。這一機制在植物適應自然環(huán)境過程中，對協(xié)調養(yǎng)分利用和逆境響應起著關鍵作用。大田干旱實驗進一步驗證了上述發(fā)現(xiàn)：在低氮和干旱雙重脅迫下，NRT1.1B 對維持水稻產(chǎn)量具有不可替代的作用。因此，通過對 NRT1.1B 的精準設計和遺傳改良，有望打破作物高產(chǎn)與抗逆性之間的拮抗，培育出兼具養(yǎng)分高效利用和逆境抗性的作物新品種，有望為“減肥節(jié)水”的資源高效型農業(yè)提供重要支撐。
圖2 NRT1.1B-SPX4-NLP4 模塊整合氮營養(yǎng)與 ABA 信號通路
綜上所述，NRT1.1B 作為跨膜 ABA 受體的發(fā)現(xiàn)，標志著 ABA 信號傳導領域取得重大突破，推動了該領域研究范式的革新。這一發(fā)現(xiàn)為解析植物協(xié)調營養(yǎng)信號與脅迫響應的分子機制建立了重要理論框架。該研究不僅拓展了植物環(huán)境適應機制的基礎理論認知，更為創(chuàng)制抗逆作物的生物技術應用開辟了新前景。更重要的是，該研究為闡明不同物種植物適應復合逆境的分子機制提供了全新研究方向。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質的試劑是科學研究的利器。全式金生物的反轉錄試劑（AT311）、qPCR 試劑（AQ601）、抗 GFP 鼠單克隆抗體（HT801）、克隆感受態(tài)細胞（CD201）、BL21 感受態(tài)細胞（CD901）助力本研究。產(chǎn)品自上市以來，深受客戶青睞，多次榮登 Cell、Nature、Science 等知名期刊，助力科學研究。
TransScript? One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix (AT311)
本產(chǎn)品以 RNA 為模板，在同一反應體系中，合成第一鏈 cDNA 的同時去除 RNA 模板中殘留的基因組 DNA。
產(chǎn)品特點
? 在同一反應體系中，同時完成反轉錄與基因組 DNA 的去除，操作簡便，降低污染機率。
? 產(chǎn)物用于 qPCR：反轉錄 15 分鐘；產(chǎn)物用于 PCR：反轉錄 30 分鐘。
? 反應結束后，同時熱失活 RT/RI 與 gDNA Remover。
? 合成片段 ≤12 kb。
PerfectStart? Green qPCR SuperMix (AQ601)
本產(chǎn)品包含 PerfectStart? Taq 熱啟動酶、優(yōu)化的雙陽離子緩沖液、SYBR Green I 熒光染料、dNTPs、PCR 增強劑、PCR 穩(wěn)定劑。本產(chǎn)品濃度為 2×，使用時只需加入模板、引物、Universal Passive Reference Dye 和水，使其工作濃度為 1×，即可進行反應。
產(chǎn)品特點
? 3 種抗體封閉，特異性高，靈敏度高，擴增效率強，適用物種范圍廣。
? 擴增效率高，標準曲線線性關系好。
? 穩(wěn)定性好，37℃ 保存 7 天，反復凍融 25 次，性能均無明顯變化。
? 雙陽離子緩沖液，增強特異性，減少引物二聚體形成，數(shù)據(jù)準確。
? 配有適用于不同機型的 Passive Reference Dye，校正孔間誤差，數(shù)據(jù)準確。
ProteinFind? Anti-GFP Mouse Monoclonal Antibody（HT801）
抗 GFP 標簽鼠單克隆抗體為高純度的抗小鼠單克隆抗體，屬 IgG1 同型，免疫原為人工合成的全長 GFP 蛋白。
產(chǎn)品特點
? 高純度的抗小鼠單克隆抗體，特異性強。
? 高度特異識別重組蛋白 C 末端或 N 末端的 GFP 標簽。
? 適用于定性或定量檢測 GFP 融合表達蛋白。
Trans5α Chemically Competent Cell (CD201)
本產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制作，可用于 DNA 的化學轉化。使用 pUC19 質粒 DNA 檢測，轉化效率高達 108 cfu/μg DNA 以上。
產(chǎn)品特點
? 適用于藍白斑篩選。
? rec A1 和 end A1 的突變有利于克隆 DNA 的穩(wěn)定和高純度質粒 DNA 的提取。
BL21 Chemically Competent Cell (CD901)
本產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制作，可用于 DNA 的化學轉化。使用 pUC19 質粒 DNA 檢測，轉化效率可達 107 cfu/μg DNA。
產(chǎn)品特點
? 細胞具有四環(huán)素(TetR)抗性。
? 適用于毒性蛋白的表達，適用于 Tac 啟動子系統(tǒng)，如 pGEX，pMAL。
? Control Plasmid II (Amp+)用于檢測細胞是否具有表達功能，表達的蛋白大小量約 26 kDa。
全式金生物的產(chǎn)品再度亮相 Cell 期刊，不僅是對全式金生物產(chǎn)品卓越品質與雄厚實力的有力見證，更是生動展現(xiàn)了全式金生物長期秉持的“品質高于一切，精品服務客戶”核心理念。一直以來，全式金生物憑借對品質的執(zhí)著追求和對創(chuàng)新的不懈探索，其產(chǎn)品已成為眾多科研工作者信賴的得力助手。展望未來，我們將持續(xù)推出更多優(yōu)質產(chǎn)品，期望攜手更多科研領域的杰出人才，共同攀登科學高峰，書寫科研創(chuàng)新的輝煌篇章。
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