Arabidopsis NRT1.5 Mediates the Suppression of Nitrate Starvation-Induced Leaf Senescence by Modulating Foliar Potassium Level

本文讲的是拟南芥NRT1.5通过调控叶片钾元素的含量水平来抑制硝酸盐饥饿导致的叶片衰老。

1. 引言

在自然界中，植物在缺少氮元素的和收到胁迫的条件下，植物的NRT家族会被激活，从而促进植物叶片的衰老，进一步促进这些氮元素的重新利用。但是，NRT家族到底是怎样的机制来调控叶片的衰老，目前任然没有清楚的认识。

Fig. 1

NRT家族也是一个比较庞大的基因家族，在植物的各个组织都有分布，图中已经描述了已经被报道的NRT家族基因：

Fig. 2

在植物的根系中，硝酸盐通过一定的NRT转运蛋白家族成员，从突然中吸收硝酸盐，获取氮元素，维持自身的生长发育。

Fig. 3

最近的研究显示，NRT1.5受叶片衰老诱导，表明其可能参与通过硝酸盐的重分配来调控叶片的衰老机制。本文就是为了阐明其中的机理，设计实验，证明了NRT1.5的功能。

2. 结果

2.1 Leaf Senescence in nrt1.5

衰老相关基因表达，叶绿素含量测定以及加上表型，确定了NRT1.5突变体植株会出现叶片的衰老现象。

Fig. 4 Fig. 5

2.2 Leaf Senescence in nrt1.5 Is Specifically Initiated by Nitrate Starvation

为了确定衰老是否由缺少氮元素造成的，作者在缺氮元素的培养条件下，确实是由氮元素引起的叶片衰老。

Fig. 6

2.3 NRT1.5 Suppresses Nitrate Starvation-Induced Leaf Senescence Independent of Its Nitrate Transport Function

为了进一步研究这种硝酸盐的缺乏到底是怎样造成的，作者进行了嫁接实验，结果显示，突变体的根系可能缺乏硝酸盐吸收功能，从而导致叶片的衰老。

Fig. 6 Fig. 7

2.4 Nitrate Starvation Likely Serves as an Initial Signal to Induce Leaf Senescence

作者猜测，可能硝酸盐缺少是一种起始信号，来诱导叶片的衰老。

Fig. 8

2.5 NRT1.5 Suppresses Nitrate Starvation-Induced Leaf Senescence by Modulating Foliar Potassium Level

通过进一步元素含量的分析，结果显示，钾元素在叶片中的含量显著降低（在突变体中）。进一步在不同钾含量的营养液中培养，显示提高钾元素的含量，可以回复叶片衰老的表型。且含量分析进一步表明，只有叶片中的K元素有显著的下降，与野生型相比，更加进一步表明是由于钾元素含量造成的叶片衰老。

Fig. 9

2.6 NRT1.5 Facilitates K+ Uptake and May Modulate Its Xylem Loading

最后作者通过定量实验，显示NRT1.5可能促进K的吸收，也可能调控其木质部的转载。

Fig. 10

3. 讨论

• 硝酸盐缺乏可能是诱导叶片衰老的一种信号。
• NRT1.5 可能起到很重要的作用，在抑制叶片衰老方面。
• 可能是因为NRT1.5调控了钾元素的吸收，然后抑制了叶片的衰老。

调控叶片衰老模式图