背景简介
杨树是一种快速生长的木本植物，在CO2固定以及生物质能方面发挥着巨大的潜能。但是杨树人工林通常位于缺氮的贫瘠地区。因此，杨树人工林往往需要额外施
加氮肥来提高产量。之前的研究从形态生理分子调控等方面报道了杨树对低或高氮的响应，但是，杨树根和叶在适应低氮和高氮条件下以形态生理为基础的转录组调
控机制尚不清楚。
文章亮点
本研究利用RNA测序技术(该研究中RNA测序服务由上海伯豪生物技术有限公司提供)，
分析了低氮和高氮条件下杨树根和叶中转录组变化情况，发现总共有992个基因发生了差异表达，各个条件下的差异表达基因中大约30~40%构成了一个转录
调控网络。转录调控网络中的核心基因通过位于启动子区域的保守顺时作用元件协同调控。氮饥饿和过剩条件下，基因本体论（gene
ontology，GO）分析显示离子转运和对生长素刺激响应在根中富集，而对脱落酸刺激的响应在叶中显著地富集。所有处理中根和叶都显著富集的GO是发
育，氮代谢，对胁迫和激素刺激的响应。与植物激素代谢相关基因差异表达相一致，氮素缺乏使小叶杨根中ABA，GA3，JA和SA含量，以及叶中ABA和
JA含量减少，同时高氮使根中IAA和SA含量，以及叶中IAA含量减少，同时使根和叶中ABA和JA含量提高。这些结果表明协同表达网络调控的全转录组
重编码在杨树根和叶适应低氮和高氮过程中发挥着重要作用。
结果解析
低氮和高氮使小叶杨根和叶中大量基因发生了差异表达。
各个条件下，大约有30~40%的差异表达基因构成了一个协同表达网络。网络中的核心基因涉及RNA调控，胁迫响应，信号转导以及光合作用，表明协同表达基因网络在小叶杨根和叶适应低氮和高氮的形态生理响应过程中发挥着重要的作用。
通过对核心基因5’非编码区列进行分析，我们发现了一些保守的基序，这些基序中存在着大量和氮相关的顺式作用元件，表明根和叶中的这些核心基因可能是通过存在于5’非编码区的顺式作用元件协同表达的。
小叶杨根和叶适应氮饥饿和过剩的模式图。土壤中的NH4+和NO3-通过AMTs和NRTs吸收进入植物体内，而AMTs和NRTs的表达受到环境中 N水平的调控。进入根中的NH4+和NO3-通过初级N同化转变为Glu和Gln，随后，Glu和Gln转变为其他氨基酸。根中的氨基酸和无机氮转运至 叶，从而构成叶的N库。N水平变化影响了激素的变化，进而激活相应的信号级联反应，调控根和叶的形态特征。杨树体内N水平的改变可能作为内部胁迫信号激活 激素调控的信号通路，进而导致胁迫响应。
以上文章的结果和图表引自：
Jie Luo, Jing Zhou, Hong Li,
Wenguang Shi, Andrea Polle, Mengzhu Lu, Xiaomei Sun, Zhi-Bin Luo (2015)
Global poplar root and leaf transcriptomes reveal links between growth
and stress responses under nitrogen starvation and excess. Tree
Physiology. doi:10.1093/treephys/tpv091.
