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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(shí)間：2025 年 8 月 11 日
主要內(nèi)容：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/未來(lái)作物精準(zhǔn)育種基礎(chǔ)研究卓越中心/嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)成才/胡斌團(tuán)隊(duì)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(duì)逆境激素脫落酸（ABA）具有更高的親和力，它能作為細(xì)胞膜 ABA 受體，介導(dǎo)其信號(hào)感知與傳導(dǎo)。ABA 與硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合 NRT1.1B，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氮營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)與逆境信號(hào)的整合。這一突破性發(fā)現(xiàn)表明，除胞內(nèi)受體外，細(xì)胞膜上同樣存在感知 ABA 的受體，更為關(guān)鍵的是，該研究揭示了植物平衡養(yǎng)分利用與逆境適應(yīng)的分子機(jī)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(yīng)激素，通過(guò)調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育、氣孔關(guān)閉以及多種生理代謝過(guò)程，幫助植物適應(yīng)逆境環(huán)境。目前，以細(xì)胞質(zhì)受體 RCAR/PYR1/PYLs 為核心的經(jīng)典 ABA 信號(hào)通路已被揭示。然而，研究表明 ABA 信號(hào)能夠在細(xì)胞膜上被感知，并且這一過(guò)程在 ABA 信號(hào)響應(yīng)中具有重要作用。但長(zhǎng)期以來(lái)，對(duì)細(xì)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(duì) ABA 信號(hào)多樣化感知與傳導(dǎo)機(jī)制的深入理解。
文章概述
在自然環(huán)境中，礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素的有效濃度通常維持在較低水平。然而，當(dāng)前植物逆境生物學(xué)和 ABA 信號(hào)研究大多采用營(yíng)養(yǎng)過(guò)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(dá)約 60 mM，遠(yuǎn)超自然土壤中通常不足 1 mM 的氮水平。這種顯著的氮營(yíng)養(yǎng)差異是否會(huì)影響植物對(duì) ABA 的響應(yīng)？研究結(jié)果顯示，在低硝酸鹽（LN）條件下，水稻對(duì)生理濃度 ABA（100 nM）表現(xiàn)出強(qiáng)烈的轉(zhuǎn)錄響應(yīng)；而在高硝酸鹽（HN）條件下，這種響應(yīng)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(dá)的上調(diào)幅度也顯著降低（圖1B）。這表明 LN 環(huán)境能誘導(dǎo)更活躍的 ABA 響應(yīng)，同時(shí)也強(qiáng)烈提示植物體內(nèi)可能存在整合氮營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)與 ABA 信號(hào)通路的分子調(diào)控機(jī)制。
圖1 氮營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)決定植物 ABA 應(yīng)答反應(yīng)
NRT1 家族是植物中最早被發(fā)現(xiàn)的一類(lèi)硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，目前已知該家族成員主要參與調(diào)控氮素利用過(guò)程。其中，NRT1.1B 作為定位在細(xì)胞膜上的水稻硝酸鹽受體，能夠直接感知外界硝酸鹽信號(hào)并啟動(dòng)相應(yīng)的生理響應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)藥物親和反應(yīng)靶向穩(wěn)定性（DARTS）和微量熱泳動(dòng)（MST）實(shí)驗(yàn)均證實(shí) NRT1.1B 能夠直接與 ABA 結(jié)合。特別值得注意的是，NRT1.1B 與 ABA 結(jié)合的平衡解離常數(shù)（Kd）約為 200 nM，這與植物體內(nèi) ABA 的生理濃度范圍高度吻合。更引人關(guān)注的是，NRT1.1B 對(duì) ABA 的親和力顯著高于其對(duì)硝酸鹽的親和力（結(jié)合硝酸鹽的 Kd 值約為 200 μM），這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈提示 NRT1.1B 可能作為 ABA 受體發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。
SPX4 是植物營(yíng)養(yǎng)信號(hào)通路中關(guān)鍵的負(fù)調(diào)控因子，它通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，阻止后者從細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)。本研究發(fā)現(xiàn)，ABA 能夠誘導(dǎo) NRT1.1B 與 SPX4 在細(xì)胞膜上發(fā)生相互作用，提示 NRT1.1B-SPX4 信號(hào)模塊可能通過(guò)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子在細(xì)胞質(zhì)與細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)實(shí)現(xiàn) ABA 信號(hào)傳遞。為系統(tǒng)解析這一信號(hào)通路，研究者采用定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，對(duì) ABA 誘導(dǎo)后發(fā)生核定位變化的轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了全面篩選。結(jié)果顯示，NLP 家族成員 NLP4 在 ABA 刺激下能快速入核，而這一過(guò)程受到 SPX4 的抑制。而 NRT1.1B 感知 ABA 信號(hào)后，可通過(guò)招募 SPX4 來(lái)解除其對(duì) NLP4 的束縛，使 NLP4 得以入核并激活 ABA 轉(zhuǎn)錄響應(yīng)，從而構(gòu)建了從細(xì)胞膜感知到細(xì)胞核響應(yīng)的完整信號(hào)通路（NRT1.1B-SPX4-NLP4）。更為重要的是，ABA 和硝酸鹽能夠競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合 NRT1.1B，使植物能夠根據(jù)不同氮營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)靈活調(diào)控 ABA 應(yīng)答。在低硝酸鹽條件下，NRT1.1B 主要作為 ABA 受體，通過(guò)上述信號(hào)模塊激活強(qiáng)烈的 ABA 響應(yīng)；而在高硝酸鹽條件下，硝酸鹽會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性抑制 ABA 與 NRT1.1B 的結(jié)合，在促進(jìn)氮素利用的同時(shí)減弱 ABA 反應(yīng)（圖2）。這種基于 NRT1.1B "雙受體"功能的調(diào)控機(jī)制，使植物能夠根據(jù)環(huán)境營(yíng)養(yǎng)狀況，在逆境防御和營(yíng)養(yǎng)吸收之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。值得一提的是，NRT1.1B 的 ABA 結(jié)合位點(diǎn)在高等植物 NRT1.1 同源蛋白中高度保守。實(shí)驗(yàn)證實(shí) ABA 能促進(jìn)擬南芥、玉米和小麥中相應(yīng) NRT1.1-SPX 的相互作用，說(shuō)明 NRT1.1 介導(dǎo)的 ABA 信號(hào)感知在植物界具有普遍性。這一機(jī)制在植物適應(yīng)自然環(huán)境過(guò)程中，對(duì)協(xié)調(diào)養(yǎng)分利用和逆境響應(yīng)起著關(guān)鍵作用。大田干旱實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了上述發(fā)現(xiàn)：在低氮和干旱雙重脅迫下，NRT1.1B 對(duì)維持水稻產(chǎn)量具有不可替代的作用。因此，通過(guò)對(duì) NRT1.1B 的精準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(nóng)業(yè)提供重要支撐。
圖2 NRT1.1B-SPX4-NLP4 模塊整合氮營(yíng)養(yǎng)與 ABA 信號(hào)通路
綜上所述，NRT1.1B 作為跨膜 ABA 受體的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著 ABA 信號(hào)傳導(dǎo)領(lǐng)域取得重大突破，推動(dòng)了該領(lǐng)域研究范式的革新。這一發(fā)現(xiàn)為解析植物協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)與脅迫響應(yīng)的分子機(jī)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(yīng)機(jī)制的基礎(chǔ)理論認(rèn)知，更為創(chuàng)制抗逆作物的生物技術(shù)應(yīng)用開(kāi)辟了新前景。更重要的是，該研究為闡明不同物種植物適應(yīng)復(fù)合逆境的分子機(jī)制提供了全新研究方向。
全式金生物產(chǎn)品支撐
優(yōu)質(zhì)的試劑是科學(xué)研究的利器。全式金生物的反轉(zhuǎn)錄試劑（AT311）、qPCR 試劑（AQ601）、抗 GFP 鼠單克隆抗體（HT801）、克隆感受態(tài)細(xì)胞（CD201）、BL21 感受態(tài)細(xì)胞（CD901）助力本研究。產(chǎn)品自上市以來(lái)，深受客戶青睞，多次榮登 Cell、Nature、Science 等知名期刊，助力科學(xué)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(yīng)體系中，合成第一鏈 cDNA 的同時(shí)去除 RNA 模板中殘留的基因組 DNA。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 在同一反應(yīng)體系中，同時(shí)完成反轉(zhuǎn)錄與基因組 DNA 的去除，操作簡(jiǎn)便，降低污染機(jī)率。
? 產(chǎn)物用于 qPCR：反轉(zhuǎn)錄 15 分鐘；產(chǎn)物用于 PCR：反轉(zhuǎn)錄 30 分鐘。
? 反應(yīng)結(jié)束后，同時(shí)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(dòng)酶、優(yōu)化的雙陽(yáng)離子緩沖液、SYBR Green I 熒光染料、dNTPs、PCR 增強(qiáng)劑、PCR 穩(wěn)定劑。本產(chǎn)品濃度為 2×，使用時(shí)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(jìn)行反應(yīng)。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 3 種抗體封閉，特異性高，靈敏度高，擴(kuò)增效率強(qiáng)，適用物種范圍廣。
? 擴(kuò)增效率高，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性關(guān)系好。
? 穩(wěn)定性好，37℃ 保存 7 天，反復(fù)凍融 25 次，性能均無(wú)明顯變化。
? 雙陽(yáng)離子緩沖液，增強(qiáng)特異性，減少引物二聚體形成，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
? 配有適用于不同機(jī)型的 Passive Reference Dye，校正孔間誤差，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
ProteinFind? Anti-GFP Mouse Monoclonal Antibody（HT801）
抗 GFP 標(biāo)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(zhǎng) GFP 蛋白。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 高純度的抗小鼠單克隆抗體，特異性強(qiáng)。
? 高度特異識(shí)別重組蛋白 C 末端或 N 末端的 GFP 標(biāo)簽。
? 適用于定性或定量檢測(cè) GFP 融合表達(dá)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(xué)轉(zhuǎn)化。使用 pUC19 質(zhì)粒 DNA 檢測(cè)，轉(zhuǎn)化效率高達(dá) 108 cfu/μg DNA 以上。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 適用于藍(lán)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(zhì)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(xué)轉(zhuǎn)化。使用 pUC19 質(zhì)粒 DNA 檢測(cè)，轉(zhuǎn)化效率可達(dá) 107 cfu/μg DNA。
產(chǎn)品特點(diǎn)
? 細(xì)胞具有四環(huán)素(TetR)抗性。
? 適用于毒性蛋白的表達(dá)，適用于 Tac 啟動(dòng)子系統(tǒng)，如 pGEX，pMAL。
? Control Plasmid II (Amp+)用于檢測(cè)細(xì)胞是否具有表達(dá)功能，表達(dá)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(duì)全式金生物產(chǎn)品卓越品質(zhì)與雄厚實(shí)力的有力見(jiàn)證，更是生動(dòng)展現(xiàn)了全式金生物長(zhǎng)期秉持的“品質(zhì)高于一切，精品服務(wù)客戶”核心理念。一直以來(lái)，全式金生物憑借對(duì)品質(zhì)的執(zhí)著追求和對(duì)創(chuàng)新的不懈探索，其產(chǎn)品已成為眾多科研工作者信賴(lài)的得力助手。展望未來(lái)，我們將持續(xù)推出更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，期望攜手更多科研領(lǐng)域的杰出人才，共同攀登科學(xué)高峰，書(shū)寫(xiě)科研創(chuàng)新的輝煌篇章。
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? Ma X J, Wang W, Zhang J Y, et al. NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants[J]. Cell, 2025.(IF 42.50)
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? Fan H, Quan S, Ye Q, et al. A molecular framework underlying low-nitrogen-induced early leaf senescence in Arabidopsis thaliana[J]. Molecular Plant, 2023.(IF 27.50)
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? Ma X J, Wang W, Zhang J Y, et al. NRT1.1B acts as an abscisic acid receptor in integrating compound environmental cues for plants[J]. Cell, 2025.(IF 42.50)
? Li F, Si W, Xia L, et al. Positive feedback regulation between glycolysis and histone lactylation drives oncogenesis in pancreatic ductal adenocarcinoma[J]. Molecular Cancer, 2024.(IF 37.30)
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? Chen C, Zhang Z, Liu C, et al. ABCG2 is an itaconate exporter that limits antibacterial innate immunity by alleviating TFEB-dependent lysosomal biogenesis[J]. Cell metabolism, 2024,(IF 27.70)
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? He K, Dong X, Yang T, et al. Smoking aggravates neovascular age-related macular degeneration via Sema4D-PlexinB1 axis-mediated activation of pericytes[J]. Nature Communications, 2025,(IF 15.70)
? Yin L, Zhang E, Mao T, et al. Macrophage P2Y6R activation aggravates psoriatic inflammation through IL-27-mediated Th1 responses[J]. Acta Pharmaceutica Sinica B, 2024,(IF 14.80)
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? Jiang Y, Dai A R, Huang Y W, et al. Ligand-induced ubiquitination unleashes LAG3 immune checkpoint function by hindering membrane sequestration of signaling motifs [J]. Cell, 2025.(IF 45.50)
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? Zhao Y, Ping Y Q, Wang M W, et al. Identification, structure and agonist design of an androgen membrane receptor [J]. Cell, 2025.(IF 45.50)
? Wen X, Shang P, Chen H D, et al. Evolutionary study and structural basis of proton sensing by Mus GPR4 and Xenopus GPR4 [J]. Cell, 2025.(IF 45.50)
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? Jiang L, Xie X, Su N, et al. Large Stokes shift fluorescent RNAs for dual-emission fluorescence and bioluminescence imaging in live cells[J]. Nature Methods, 2023.(IF 36.10)
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? Zhong S, Li L, Wang Z, et al. RALF peptide signaling controls the polytubey block in Arabidopsis[J]. Science, 2022.(IF 63.71)
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