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刚刚! 西北农林科技大学又双叒叕发《Science》，台籍学者领衔!

高分子科学前沿
2022-09-23 08:02 ·浙江
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氮元素是生物体构成的主要元素之一。氮是植物生长的主要限制因素，是农业生产力，动物和人类营养以及可持续生态系统的基础。光合植物通过将无机氮同化为维持植物和依赖它们的食物网的生物分子（DNA，RNA，蛋白质，叶绿素和维生素）来驱动陆地氮循环。为了与土壤中更喜欢有机氮或铵的微生物竞争，大多数植物已经进化出对硝酸盐可用性波动做出反应的调节途径。感知可用硝酸盐的植物将在几分钟内协调转录组，新陈代谢，激素，全系统芽和根的生长以及繁殖反应。长久以来科学家们只是能够在基因水平确定硝态氮是一种信号分子，但并不清楚植物感受它的机制。
其次，氮肥是能源密集型生产并造成污染;此外，它在农业中的过度使用以提高作物产量，导致全球环境灾难性的富营养化。全球和区域研究表明，地球上的氮供应量正在下降。提高植物氮利用效率有助于可持续农业和生态系统保护。这些年，研究者们关于硝态氮的研究，一直热情不减，很多研究者们认为NRT1.1蛋白（也称为CHL1或NPF6.3）不仅仅是质膜细胞外硝酸盐转运体传感器（转感受器），同时也是硝酸盐的感受器，具有感受硝态氮的功能。但刘坤祥教授根据多年研究认为，CHL1/NRT1.1蛋白不是一个主要的硝酸盐感受器，他带领团队夜以继日地研究,尝试解释清楚这一机制。


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2022年9月23日，《Science》期刊刊登了西北农林大学、台湾籍教授刘坤祥团队和其合作团队在植物硝酸盐信号“开关”——NLP7蛋白的最新研究成果，相关论文题为 “NIN-like protein 7 transcription factor is a plant nitrate sensor” 在这项研究里，研究者们发现所有七个拟南芥 NIN 样蛋白 (NLP) 转录因子的突变消除了植物的初级硝酸盐反应和发展计划。 NIN-NLP7 嵌合体和硝酸盐结合的分析显示NLP7 通过其氨基末端对硝酸盐的感知被解除抑制。基因编码的荧光拆分生物传感器，mCitrine-NLP7，实现了植物中单细胞硝酸盐动力学的可视化。硝酸盐传感器NLP7 的结构域类似于细菌硝酸盐传感器 NreA。 保守残基的替换配体结合口袋损害了硝酸盐触发的 NLP7 控制转录、转运、新陈代谢、发育和生物量。这项结果表明转录因子NIN样蛋白7（NLP7）为主要的硝酸盐传感器。其中，刘坤祥教授和Jen Sheen为共同通讯作者，西北农林大学生命学院博士生刘孟红、林子炜，师资博士后陈斌卿以及Zi-Fu Wang为共同一作为共同第一作者，西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室、生命学院、未来农业研究院为第一署名单位。
组合 NLP 控制初级硝酸盐反应

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图 1.组合 NLP 转录因子是原发性硝酸盐反应和发育计划的核心。
由于所有九个NLP基因都在拟南芥芽中表达。对硝酸盐介导的芽生长中单个nlp1-9单个突变体的分析显示，仅在nlp2和nlp7中存在统计学上显着的缺陷。为了规避NLP冗余并更好地定义NLP1-9的重叠或独特功能，我们进行了全基因组靶基因调查。每个NLP在土壤生长植物的转染叶细胞中瞬时表达4.5小时，用于RNA测序（RNA-seq）分析。推定的NLP靶基因的分层聚类分析（日志2≥ 1 或 ≤ −1;P ≤0.05）揭示了所有NLP激活先前通过微阵列、RNA-seq、片上染色质免疫沉淀（ChIP-chip）、ChIP-seq和启动子分析鉴定的通用原代硝酸盐响应性标记基因的能力。NLP2、NLP4、NLP7、NLP8 或 NLP9特异性激活了一些在调节生长素和细胞分裂素激素功能、细胞周期、代谢、肽信号传导以及芽和根分生组织活性方面具有已知功能的靶基因。NLP2和NLP7调节具有多种功能的更广泛的非冗余靶基因，这可能表现为在种子萌发后在nlp2或nlp7中观察到的生长缺陷。NLP6/7主要作为转录激活剂，而NLP2，4，5，8，9可以激活或抑制靶基因。NLP1，3，6比其他NLP调节的靶基因更少。例如，生长素生物合成基因TAR2仅被NLP2，4，5，7，8，9激活。这些结果与NLP变体在控制硝酸盐响应网络和导致土壤中生长的nlp2，4，5，6，7，8，9隔突变植物中发育迟缓的芽和根系发育的NLP变体一致。
基因编码的荧光生物传感器可视化植物中的硝酸盐

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图 4.遗传编码的生物传感器检测转基因芽和根部的细胞内硝酸盐。
配体-传感器相互作用可能触发传感器蛋白的构象变化。我们产生了一个遗传编码的荧光生物传感器mCitrine-NLP7，类似于基于单个荧光蛋白的葡萄糖生物传感器Green Glifon。我们假设硝酸盐结合的分裂米西特林-NLP7硝酸盐生物传感器（sCiNiS）将重建麦西特罗以发出荧光信号。预测的核定位信号（630断续器638）的NLP7突变为AAAAA，以避免与内源性NLP7的竞争，内源性NLP7在硝酸盐诱导后保留在细胞核中以进行转录活化.在转基因植物子叶的叶肉细胞和根尖的腔内膜细胞中，通过sCiNiS对细胞质硝酸盐进行定量共聚焦成像。在硝酸盐（10mM）后5分钟内检测到重组的mCitine荧光信号，但不是KCl，在正常发育的完整sCiNiS转基因幼苗中以单细胞分辨率诱导叶肉细胞和原代根尖细胞。土壤硝酸盐浓度可以从微摩尔到毫摩尔范围变化。我们使用不含硝酸盐的转基因幼苗测试了不同的硝酸盐浓度，并表明sCiNiS生物传感器在完整植物的单个叶肉细胞中检测到100μM至10mM的硝酸盐浓度范围，与敏感和特异性的硝酸盐结合K一致。
植物中硝酸盐传感器的进化保护

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图 5.NLP7传感器域类似于NreA，具有用于硝酸盐感知和信号传导的保守残留物。
为了在功能上定义NLP7中硝酸盐结合的必需残基，我们对硝酸盐-NreA晶型中定义的八种推定的硝酸盐结合残基进行了丙氨酸扫描诱变，并检查了无硝酸盐叶细胞中突变NLP7的硝酸盐反应。NLP7突变的四个残基，Trp395→阿拉（W395A），H404A，L406A或Y436A，在低硝酸盐（0.5mM）下显着降低硝酸盐诱导的4xNRE-min-LUC活性2小时。因为H404，L406和Y436在NLP2，4，5，6，8，9中是保守的，在硝酸盐结合域中具有相似的结构。我们接下来生成并分析了NLP7的双重（HL / AA）和三重（HLY / AAA）突变体，其消除了硝酸盐诱导的4xNRE-min-LUC活性。HLY硝酸盐结合残留物在作物植物结构相似的硝酸盐传感器域内的NLP7同源物中也是保守的，包括油菜籽BnaNLP7，大豆转基因NLP6，玉米ZmNLP6，小麦TaNLP7和水稻OsNLP3。我们建议NLP7及其同源物可以作为硝酸盐传感器，保存在从炭藻植物到被子植物的光合植物中，包括真双子叶植物和单子叶植物，但不是叶绿素。
总结：作者揭示了光合植物用来感知无机氮的调节机制，然后激活植物信号网络和生长反应。我们的见解可能会建议提高作物氮利用效率，减少肥料和能源投入以及减轻温室气体排放引起的气候变化的途径，以支持更可持续的农业。
来源：高分子科学前沿
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【1】学士学位论文：基于相关系数辨识法的PID自整定算法及其应用指导教师：孙德敏、吴刚、吴福明，1992.7获中国科学技术大学自动控制专业工学学士学位【2】硕士学位论文：基于多元逐步回归分析的丙烯腈反应器在线优化控制指导教师：孙德敏教授，1995.7获中国科学技术大学自动控制理论及应用专业工学硕士学位【3】博士学位论文：典型工业过程的先进控制与优化指导教师：孙德敏教授，2004.12获中国科学技术大学控制科学与工程专业工学博士学位教学工作：【1】计算机控制（专业基础课，课程编号：01018601）教材：李嗣福编著，计算机控制基础（第2版），合肥：中国科学技术大学出版社，2006.3【2】最优化方法（本硕贯通课程，课程编号：本01060701，硕CN04132）教材：孙德敏编著，工程最优化方法及应用（修订版），合肥：中国科学技术大学出版社，1997.11学术论文：【1001】薛美盛，白东进，张毅，何丹玉. 基于相关分析法的PID控制回路的模型验证. 控制工程，已录取.【1002】陈根杰，魏衡华，薛美盛. 带Smith预估器的预测PID控制器的设计. 电子技术，已录取.【1003】薛美盛，白东进，王川. 基于Pade近似一般形式的IMC-PID控制器设计. 控制工程，已录取.【1004】樊弟，薛美盛，魏衡华. 多变量系统的广义预测控制解耦设计. 控制工程，已录取.【1005】王川，薛美盛，白东进. 基于子空间辨识的多变量预测控制器设计. 控制理论与应用，已投稿.【1006】薛美盛，苏阳，祁飞，张毅. 一种评估PI控制回路的LQG基准. 控制理论与应用，已投稿.【0901】胡志宏，郝卫东，薛美盛. 运行优化降低燃煤锅炉NOx排放的试验研究. 电站系统工程，2009，25（1）：41-43.【0902】李自强，薛美盛. 用于闭环PID参数自动整定的性能指标仿真研究. 自动化与仪表，2009，24（2）：30-33.【0903】白东进，祁飞，薛美盛. 基于动态矩阵控制的比值控制新算法. 化工自动化及仪表，2009，36（2）：23-28.【0904】崔宇，薛美盛. 基于局部学习方法的火电锅炉飞灰含碳量LSSVM软测量. 仪表技术，2009（5）：62-64.【0905】李祖奎，Marianthi Ierapetritou，薛美盛. 过程工业不确定条件下的计划与调度优化. 化工进展，2009，28（7）：1122-1128+1133.【0906】薛美盛，祁飞，张毅，王川，白东进. 控制回路性能评估综述. 控制工程，2009，16（5）：507-512.【0907】薛美盛，陶呈纲，郑涛. pH控制策略研究. 化工自动化及仪表，化工自动化及仪表，2009，36（5）：7-12+17【0801】张毅，薛美盛，王伟. 带前馈的PID控制回路的控制器性能评估. 化工自动化及仪表，2008，35（1）：20-23.【0802】王伟，薛美盛，张毅，刘云松. 丙烯腈流化床反应器先进控制. 化工自动化及仪表，2008，35（3）：58-61+66.【0803】鲍茂潭，赵春江，薛美盛，王成. 用于农产品信息管理的RFID读写器设计. 电子技术应用，2008，34（3）：68-71.【0804】李晋，秦琳琳，岳大志，吴刚，薛美盛等. 试验温室温度系统建模与仿真. 系统仿真学报，2008，20（7）：1869-1875.（EI20081811232440）【0805】吕旭涛，薛美盛. 正交试验优化在算法效率评价中的应用. 电子技术，2008，45（7）：53-55.【0806】何德峰，俞立，薛美盛. 丙烯聚合装置牌号切换的在线操作指导. 2008年中国过程控制年会（CPCC2008）论文集，2008.7，北京：339-342.【0807】李祖奎，Marianthi Ierapetritou，薛美盛. 过程工业不确定条件下的计划与调度优化. 2008年过程系统工程年会（PSE2008）论文集，2008.9，上海：313-320.【0808】陈多刚，周广，张毅，相天成，薛美盛. 基于相关分析法的PID控制回路性能评估. 2008年工业自动化与仪表装置应用学术交流会论文集，2008.10，青岛：140-148.【0809】何德峰，薛美盛，季海波. 约束非线性系统构造性模型预测控制. 控制与决策，2008，23（11）：1301-1304+1310.（EI20085111797520）【0701】陈薇，秦琳琳，吴刚，薛美盛，王俊. 硝酸根离子选择电极建模. 传感技术学报，2007，20（1）：14-17.【0702】张庆武，吴刚，薛美盛，王嵩，何德峰，祁飞. 聚乙烯装置模块多变量在线操作指导. 信息与控制，2007，36（1）：79-85+92.【0703】张庆武，吴刚，薛美盛，沈之宇，孙德敏. 氨合成塔温度先进控制. 信息与控制，2007，36（1）：108-114.【0704】秦琳琳，吴刚，薛美盛等. 网纹甜瓜营养液深液流栽培管理与环境调控. 中国科学技术大学学报，2007，37（2）：195-201.【0705】王俊，成荣，薛美盛，吴刚，秦琳琳，胡振华. 温室环境测控系统的设计与运行. 控制工程，2007，14（2）：195-197.【0706】陈祥，薛美盛，王俊，吴刚，秦琳琳，成荣. 基于Zigbee协议的温室环境无线测控系统. 自动化与仪表，2007，22（3）：39-41+50.【0707】陈杰，何晓红，薛美盛. 基于MA的智能建筑实时远程监控系统. 合肥工业大学学报（自然科学版），2007，30（4）：436-439.【0708】沈之宇，阎镜予，薛美盛，孙德敏. 中小型氮肥合成氨生产系统操作条件优化. 化工学报，2007，58（4）：963-969.（EI20072110613706）【0601】薛美盛，祁飞，张庆武等. 一种全新的精馏塔回流罐液位控制系统. 化工自动化及仪表，2006，33（2）：57-60.（EI2006229913058）【0602】薛美盛，祁飞，吴刚，孙德敏. 丁烯-1精馏装置在线节能优化的研究. 化工自动化及仪表，2006，33（3）：17-21.（EI2006279980837）【0603】刘长远，薛美盛，孙德敏，王磊. 阶梯式广义预测控制在浮法玻璃窑中的应用. 自动化博览，2006，23（3）：62-63.【0604】阎镜予，沈之宇，薛美盛等. 用于过程优化的改进模式识别方法及其应用. 模式识别与人工智能，2006，19（3）：342-348.（EI20063310069117）【0605】薛美盛，李祖奎，吴刚，孙德敏. 油品调合调度优化问题的分步求解策略. 中国科学技术大学学报，2006，36（8）：834-839.【0606】张庆武，吴刚，凌青，金辉宇，罗国娟，沈之宇，薛美盛. 并列电站锅炉主蒸汽温度先进控制. 中国科学技术大学学报，2006，36（8）：840-844.【0607】薛美盛，霍敏端，吴刚，石春. DVD光驱聚焦伺服系统中的重复控制器. 计算机仿真，2006，23（4）：294-297.【0608】薛美盛，胡振华，秦琳琳等. 基于CAN总线的温室可控环境综合测控系统软件设计. 测控技术，2006，25（10）：61-64.【0609】陈杰，孙德敏，薛美盛. 基于Fibonacci数列的变步长相关分析辨识算法. 合肥工业大学学报（自然科学版），2006，29（5）：517-520.【0610】陈祥，薛美盛，王俊，成荣，吴刚. 无线测控技术在现代农业中的应用与展望. 农业工程技术，2006（19）：14-15.【0611】薛美盛，祁飞，吴刚，孙德敏. 精馏塔控制与节能优化研究综述. 化工自动化及仪表，2006，33（6）：1-6.（EI2007041038942）【0501】薛美盛，李祖奎，吴刚，孙德敏. 汽油调合优化软件的开发. 化工自动化及仪表，2005，32（1）：34-36.（EI2005279198109）【0502】沈之宇，张庆武，阎镜予，薛美盛等. 氨合成生产系统的两步逐级正交优化. 中国科学技术大学学报，2005，35（2）：277-283.【0503】祁睿，秦琳琳，薛美盛，吴刚，孙德敏. 基于CAN总线的温室监控系统设计与应用. 工业仪表与自动化装置，2005（3）：32-35.【0504】薛美盛，李祖奎，吴刚，孙德敏. 成品油调合调度优化模型及其应用. 石油炼制与化工，2005，36（3）：64-68.【0505】薛美盛，李祖奎，吴刚，孙德敏. 油品管道调合质量控制研究. 化工自动化及仪表，2005，32（5）：14-17.（EI2005479497670）【0506】薛美盛，祁 飞，吴 刚，孙德敏. 先进控制与优化应用中的若干问题研究. 自动化博览，2005（6）：14-17.【0401】Qing Tao, Xin Liu, Meisheng Xue. A Dynamic genetic algorithm based on continuous neural networks for a kind of non-convex optimization problems. Applied Mathematics and Computation, 2004, 150(3):811-820.（SCI802YO，EI2004098043233）【0402】薛美盛，杨再跃，吴刚，孙德敏. 基于遗传算法的动态矩阵控制器参数设计. 工业仪表与自动化装置，2004（3）：6-9.【0403】李敏，薛美盛，杨再跃，王占成，吴刚. 自适应内模PID控制器在梭式窑温度控制中的应用. 自动化与仪表，2004（4）：46-49.【0404】王嵩，吴刚，薛美盛，张培仁，孙德敏. 辊道窑现场总线计算机控制系统. 自动化仪表，2004，25（1）：55-58.【0301】孙德敏，吴刚，薛美盛，王永，李俊. 工业过程先进控制及优化软件产业. 自动化博览，2003（2）：5-13.【0302】罗国娟，吴刚，薛美盛等. 基于阶梯式动态矩阵控制的电烤箱温度控制系统. 东南大学学报（自然科学版），2003，33（增刊）：150-154.【0303】薛美盛，孙德敏，吴刚. 丙烯腈流化床反应器进料系统的PID自动整定. 化工自动化及仪表，2003，30（5）：19-21.（EI2004328307475）科研课题：【11】带宽受限网络化控制系统中的丢包问题研究（国家自然科学基金项目，60904012），2010.1-2012.12，国家自然科学基金委员会，任技术负责人；【10】合成氨清洁生产监控网络系统（国家水体污染控制与治理科技重大专项课题，2008ZX07010-003），2009.1-2011.12，环保部，任课题负责人；【09】硫酸生产系统先进控制工程，2009.1-20010.12，铜陵有色金属集团公司铜冠冶化分公司，任课题负责人；【08】循环流化床锅炉先进控制与优化，2008.11-20010.12，临泉化工股份有限公司，任课题负责人；【07】火电锅炉节能降耗减排集成优化控制（863计划目标导向型课题，2007AA04Z195），2007.10-2010.6，科学技术部，任课题负责人；【06】温室无线测控网络系统关键技术研究与集成（863计划探索导向型课题，2006AA10Z253），2006.12-2010.10，科学技术部，任技术负责人；【05】中石油兰州石化公司丙烯腈反应器在线操作优化，2006.4-2008.11，中石油兰州石化公司，任课题负责人；【04】车载信息处理系统的开发研究，2004.3-2007.3，广东惠州天缘电子有限公司，任课题负责人；【03】可控环境农业数据采集与自动控制系统研究（863计划课题，2004AA247020），2004.3-2005.10，科学技术部，任技术负责人；【02】现场辊道窑计算机控制系统，2004.1-2005.6，佛山东鹏陶瓷公司，任课题负责人；【01】油品调合算法研究及调合软件开发，2003.9-2005.9，北京汉盟科技公司，任课题负责人。鉴定获奖：【10】课题“统计机器学习和神经网络若干问题研究”，获2008年安徽省科学技术奖三等奖（2009.1.4，No.2008-3-R3），安徽省人民政府，排名3/5；【09】课题“中石油兰州石化公司丙烯腈反应器在线操作优化”，中石油兰州石化公司会议验收（2008.11），排名1/6；【08】获得中国科学技术大学“2007年度考核优秀教职工”称号（校人字【2008】26号）；【07】获得中国科学技术大学2006年度优秀招生组二等奖，排名2/4；【06】获得“2005年度中国科学技术大学优秀青年教职工津贴”；【05】课题“可控环境农业数据采集与自动控制系统研究”（863计划课题，2004AA247020），科技部2005年10月会议验收，排名3/14；【04】课题“可控环境农业数据采集与自动控制系统研究”（863计划课题，2001AA247021），科技部2003年12月会议验收，排名5/21；【03】论文《火电厂锅炉主蒸汽压力的阶梯式广义预测控制》，获安徽省第四届自然科学优秀学术论文奖三等奖，省科协，2003.12，排名1/3；【02】论文《模块多变量预测控制及其在羰基合成反应其中的应用》，获安徽省第四届自然科学优秀学术论文奖三等奖，省科协，2003.12，排名2/4；【01】论文《聚类分析在丙烯腈反应器操作优化中的应用》，获安徽省第四届自然科学优秀学术论文奖三等奖，省科协，2003.12，排名3/4。软件专利：【12】基于Zigbee协议的温室环境无线控制节点装置，ZL200820123975.3（实用新型专利，2009.9.9授权），国家知识产权局，排名4/6；【11】基于MSP430的温室环境信息无线采集节点装置，ZL200820123974.9（实用新型专利，2009.9.9授权），国家知识产权局，排名4/6；【10】丙烯腈生产装置及其控制反应器温度的方法，ZL200810112481.X（发明专利，2008.10.15公告），国家知识产权局，排名1/5；【09】丙烯腈流化床反应器在线操作优化软件V1.0（简称：ANOPT），2008SR16720（2008.8.21授权），国家版权局，排名1/4；【08】AtLoop PID自动整定软件V1.0（简称：AtLoop），2008SR16719（2008.8.21授权），国家版权局，排名1/4；【07】丙烯腈流化床反应器温度预测控制软件V1.0（简称：ANGPC），2008SR16718（2008.8.21授权），国家版权局，排名1/4；【06】温室无线测控网络传感节点系统软件V1.0（简称：温室无线传感节点软件），2008SR06696（2008.4.8授权），国家版权局，排名3/5；【05】温室无线测控网络控制节点系统软件V1.0（简称：无线控制节点软件），2008SR06695（2008.4.8授权），国家版权局，排名3/5；【04】营养液自动检测装置，ZL200520110656.5（实用新型专利，2006.8.23授权），国家知识产权局，排名3/5；【03】营养液自动循环装置，ZL200520110657.X（实用新型专利，2006.8.23授权），国家知识产权局，排名2/5；【02】基于现场总线的温室环境控制系统软件V1.0，2005SR09137（2005.8.12授权），国家版权局，排名1/5；【01】灯箱式动态模拟屏及其控制方法，ZL01108033.7（发明专利，2004.2.11授权），国家知识产权局，排名2/5。兼职工作：【5】2009年5月起，担任教育部学位与研究生教育发展中心评估专家；【4】2008年12月起，担任合肥市招投标评审（咨询）专家；【3】2007年11月起，担任中国石化核心科技期刊《石油化工自动化》第八届编辑委员会委员（任期：2007.11-2010.11）；【2】2007年4月，受聘成为国家高技术研究发展计划（863计划）同行评议专家；【1】2006年8月起，担任中文核心期刊《化工自动化及仪表》第九届编辑委员会委员（任期：2006.8-2010.8）。
