植物从土壤中吸收不同的离子作为其必需的营养物质，并将这些离子运输至植物体各部分，参与植物生长发育，胁迫应答等过程。氮（N）和钾（K）是植物必需的大量营养元素，植物在整个生活史中都离不开氮和钾两种元素的及时供给，氮-钾交互作用对植物生长的影响已成为重要的研究方向，然而其分子机制尚不清楚。

近日，兰州大学生命科学学院何凯教授课题组在The Plant Cell在线发表了题为“The anion channel SLAH3 interacts with potassium channels to regulate nitrogen–potassium homeostasis and the membrane potential in Arabidopsis”的研究论文，揭示了NO₃^-外排通道SLAH3和K⁺通道共同调控膜电位和N–K平衡的分子机制。

该研究发现，拟南芥中NO₃^-外排通道SLAH3突变导致对高浓度KNO₃的耐受性增强。出乎意料的是，slah3突变体特异地耐受高浓度K⁺，而增加NO₃^-浓度导致野生型和slah3之间表型差异减小。slah3中NO₃^-外流减少，K⁺外流增强，证明SLAH3介导的NO₃^-转运和SLAH3影响的K⁺流动在调控NO₃^--K⁺平衡的过程中至关重要。

进一步研究发现，钾离子外排通道GORK/SKOR与SLAH3相互作用。gork/skor突变体在高K⁺条件下表现出弱的超敏感表型。高K⁺处理后，相对于野生型，突变体slah3的去极化减弱，gork/skor的去极化增强，表明NO₃^-/K⁺外排介导的膜电位调控参与了高K⁺响应。电生理结果表明，SLAH3独立于其通道功能抑制GORK/SKOR的活性。

该研究首次提出SLAH3对K⁺外排通道的两层调控机制：（1）SLAH3通过膜电位的变化调控电压依赖性K⁺通道；（2）SLAH3与GORK/SKOR相互作用，抑制其通道活性。该研究揭示了NO₃^-通道SLAH3与K⁺通道GORK和SKOR形成功能单元，通过协调氮-钾平衡来调节膜电位。

兰州大学生命科学学院博士生刘倍贝和首都师范大学博士生冯长鑫为论文并列第一作者，兰州大学生命科学学院何凯教授为论文通讯作者。首都师范大学李乐攻教授、加州大学栾升教授和兰州大学、广州大学黎家教授参与了研究工作。此项工作获得了国家自然科学基金面上项目、甘肃省自然科学基金优秀博士生项目、中央高校优秀研究生创新项目、细胞活动与逆境教育部重点实验室开放课题的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad014

新闻链接：https://mp.weixin.qq.com/s/oh6hHoq2ulG0aZUUksu_BA