豆科植物进化出与根瘤菌的共生关系，形成一种特殊的器官—共生根瘤，根瘤菌在其中将空气中的氮气固定为氨，供植物利用。因此，研究豆科植物和根瘤菌的相互作用，从而增加共生固氮的效率，是减少氮肥施用、发展绿色可持续农业的关键。豆科植物和根瘤菌的互作和共生固氮受到外部环境条件的影响。非生物胁迫严重抑制了豆科植物的根瘤发育和共生固氮。然而，其中的遗传和分子机制仍知之甚少。

12月21日，河南大学作物逆境适应与改良国家重点实验室王学路教授团队在《分子植物》上发表了研究论文，揭示了大豆中GSK3蛋白激酶磷酸化共生关键转录因子NSP1，从而介导盐胁迫抑制豆科植物-根瘤菌共生的分子机制。

该研究揭示了非生物胁迫调控豆科植物根瘤发育和共生固氮的分子机制：当豆科植物处于非生物胁迫（如高盐）下，大量诱导某些GSK3的表达（如GmSK2-8），上调的GSK3磷酸化NSP1，抑制其结合下游共生响应基因表达，从而抑制根瘤的形成。该研究加深了我们对盐胁迫调控结瘤固氮的分子机制的了解，为改善大豆和其他豆类在环境胁迫条件下的共生固氮能力提供了可供改造和利用的目标基因。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及河南大学的支持。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.015