硝酸が種子発芽を促進する植物ホルモン制御機構を解明(Study Reveals How Nitrate Overcomes Plant Hormone Inhibition to Boost Seed Germination)

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2025-03-28 中国科学院(CAS)

中国科学院西双版納熱帯植物園の研究チームは、シロイヌナズナ(Arabidopsis thaliana)において、硝酸塩がアブシシン酸(ABA)による種子発芽抑制をどのように克服するかを解明しました。彼らは、硝酸塩シグナル伝達の中心的役割を持つNIN-LIKE PROTEIN 8(NLP8)が、ABA経路の主要な調節因子であるABI3およびABI5と物理的に相互作用し、その活性を抑制することを発見しました。この相互作用により、硝酸塩はABA応答を軽減し、発芽を促進します。さらに、NLP8の過剰発現は、窒素酸化物経路が損なわれた変異体におけるABA過敏性を抑制することが示され、ストレス条件下での種子活力向上に応用できる可能性が示唆されました。この研究は、環境中の栄養素の利用可能性と発育抑制メカニズムとのバランスを取る分子機構を明らかにし、不利な環境下での作物の確立を向上させる戦略に新たな洞察を提供します。

<関連情報>

シロイヌナズナ種子発芽における硝酸塩のNIN-LIKE PROTEIN8を介したアブシジン酸シグナル伝達を抑制する機構の解明 Nitrate attenuates abscisic acid signaling via NIN-LIKE PROTEIN8 in Arabidopsis seed germination

Zhichong Huang, Xiao Han, Kunrong He, Jingwen Ye, Chunlan Yu, Tingting Xu, Juping Zhang, Jiancan Du, Qiantang Fu, Yanru Hu
The Plant Cell  Published:24 March 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koaf046

Abstract

Abscisic acid (ABA) suppresses Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) seed germination and post-germinative growth. Nitrate stimulates seed germination, but whether it directly regulates ABA signaling and the associated underlying molecular mechanisms remain unknown. Here, we showed that nitrate alleviates the repressive effects of ABA on seed germination independently of the nitric oxide (NO) pathway. Moreover, nitrate attenuates ABA signaling activated by ABSCISIC ACID INSENSITIVE3 (ABI3) and ABI5, two critical transcriptional regulators of the ABA pathway. Mechanistic analyses demonstrated that ABI3 and ABI5 physically interact with the nitrate signaling-related core transcription factor NIN-LIKE PROTEIN 8 (NLP8). After ABA treatment, NLP8 suppresses ABA responses during seed germination without affecting ABA content. Notably, nitrate represses ABA signaling mainly through NLP8. Genetic analyses showed that NLP8 acts upstream of ABI3 and ABI5. Specifically, NLP8 inhibits the transcriptional functions of ABI3 and ABI5, as well as their ABA-induced accumulation. Additionally, NLP8 overexpression largely suppresses the ABA hypersensitivity of mutant plants exhibiting impaired NO biosynthesis or signaling. Collectively, our study reveals that nitrate counteracts the inhibitory effects of ABA signaling on seed germination and provides mechanistic insights into the NLP8–ABI3/ABI5 interactions and their antagonistic relationships in ABA signaling.

1202農芸化学
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