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研究發現硝酸鹽轉運蛋白介導植物體內鐵的再分配

2021-09-28 分子植物科學卓越創新中心
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  鐵(Fe)是植物和其他生物體生長必需的元素,盡管土壤中含量豐富,但大部分鐵以不溶性還原型鐵(Fe3+)的形式存在,難以被植物吸收。因此植物往往通過分泌H+或者小分子化合物的方式還原或者螯合鐵,使之更容易被植物吸收利用。硝酸鹽的吸收會造成土壤堿化從而影響Fe的吸收,導致植物出現缺鐵性褪綠癥狀,因此研究氮與鐵的營養關系對改善農業鐵缺乏,從而提高作物產量具有重要意義。

  9月20日,中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員龔繼明研究組在Plant communication在線發表了題為Two NPF transporters mediate iron long-distance transport and homeostasis in Arabidopsis的研究論文,報道了硝酸根轉運蛋白家族(NRT1/PTR Family)中NPF5.9和NPF5.8是參與植物缺鐵應答及穩態和長途運輸機制的重要基因。該研究在NPF家族中篩選到受缺鐵強烈誘導的基因NPF5.9,主要在植物的維管組織高表達。該基因的定位并非傳統的細胞質膜,而很可能位于胞內的反式高爾基體膜(TGN)。酵母突變體中異源表達NPF5.9表明其具有鐵相關的轉運活性,植物體內NPF5.9過表達促進了Fe往地上部庫組織的運輸,但是突變體則不表現任何癥狀。NPF5.9的同源基因NPF5.8具有相似的表達模式,且單突仍無明顯表型。npf5.8 npf5.9雙突變體則出現萌發率低、株型矮小、果莢發育異常等癥狀,花、蓮座葉的Fe含量降低,澆灌鐵能恢復部分表型,說明二者在鐵穩態調控中功能冗余。進一步研究發現,這兩個基因皆調控低親和力的硝酸根轉運,并顯著影響植物體內的硝酸根分配,但硝酸根和鐵的積累之間互不影響,說明NPF5.9和NPF5.8可能通過氮素衍生物等間接方式調控鐵的平衡,這在最近發表的文章中得到證實(Chao et al., 2021, Science Advance),其在植物體內還通過硝酸根分配實現某種尚未闡明的生物學功能。

  研究工作得到中科院戰略性先導科技專項和國家重點研發計劃的支持。

  論文鏈接

研究發現硝酸鹽轉運蛋白介導植物體內鐵的再分配

打印 責任編輯:閻芳

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