逆境之战：调控钾/氮协同转运分子机制被发现
近几年以来，中国在植物学领域实现了质的飞跃，其植物学研究成果占到了全球的20%以上，随着国家对于基础科学研究的重视，一大批优秀的成果脱颖而出。本期介绍的这篇论文就是重要代表之一。
中国农业大学武维华院士/王毅教授课题组、李继刚教授课题组和德国明斯特大学Jörg Kudla教授课题组合作完成了拟南芥转录因子MYB59调控低钾条件下K+/NO3-转运的分子机制研究。2019年2月，Plant Cell在线发表了题为“The tranion factor MYB59 regulates K+/NO3-translocation in the Arabidopsis response to low K+stress”的研究论文。该研究揭示了拟南芥转录因子MYB59应答养分胁迫环境，并调控钾和氮协同运输的分子机制。同时，Plant Cell编委还针对该研究内容发表了题为“It's an uphill battle: The MYB59-NPF7.3 regulatory module and its role in nutrient transport”的专评。
钾和氮是植物生长发育所必需的大量元素,直接影响植物的生长发育以及作物的产量和品质。K+在酶促反应、渗透调节、电荷平衡等方面都起着重要的作用，而N则是碳化合物的组成成分，构成了氨基酸、蛋白质、核苷酸等物质。长期的农业生产实践早已证明，按适当比例施用钾肥和氮肥可以显著提高肥料的吸收利用效率。已有的研究报道显示，钾和氮的吸收和转运是协同进行的,但其分子调控机制仍不明确。
课题组实验室前期研究发现，拟南芥硝酸根转运体NRT1.5不仅负责NO3-从根向冠的转运，同时还影响K+从根部向冠部的运输过程。因此，NRT1.5很可能是钾和氮协同运输的重要组分。已有研究表明钾缺乏抑制NRT1.5的转录,说明NRT1.5的转录能够响应环境中钾浓度变化，但低钾抑制NRT1.5转录的调控机制尚属未知。本论文工作证明了MYB59是NRT1.5的正向转录调控因子，低钾可通过抑制MYB59的转录及促进MYB59蛋白的降解进而抑制NRT1.5的转录，最终调节拟南芥中钾和氮的协同转运过程。通过表型筛选获得一个拟南芥低钾敏感突变体lks3。离子含量测定结果显示，低钾条件下MYB59突变体的根部积累了更多的K+和NO3-，而冠部的K+和NO3-含量降低，说明MYB59调控K+和NO3-从根向冠的转运过程。实验结果还表明,低钾处理可以同时抑制MYB59及NRT1.5的转录水平。而半体内蛋白降解实验结果表明，低钾处理后MYB59.3蛋白被快速降解。
本论文研究结果表明，MYB59是NRT1.5的正向转录调节因子。在正常钾条件下，MYB59促进NRT1.5的转录，进而促进拟南芥中K+和NO3-从根向冠的协同运输过程。低钾胁迫时，MYB59的转录水平和蛋白水平均被下调，结果使NRT1.5的转录被抑制，K+和NO3-从根向冠的协同转运也随之受抑。论文研究工作证明了MYB59和NRT1.5这一转录调控通路在植物响应环境钾亏缺、调控钾/氮协同转运及根冠分配方面有重要作用。
拟南芥通过MYB59-NPF7.3调控机制
应答和调节外部K+/NO3-水平
在该研究论文中，86Rb+ 吸收实验被用来分析K+的吸收，86Rb+ 同位素作为示踪剂被珀金埃尔默的MicroBeta液闪仪定量检测，珀金埃尔默助力中国科学家取得更大成绩。
-
项目成果
