|
在国家杰出青年科学基金的资助下，中国科学院遗传与发育生物学研究所凌宏清教授对番茄和拟南芥铁元素吸收代谢的分子机理方面开展了研究，取得了下列显著进展。
1.三价铁还原酶：三价铁还原酶是植物铁吸收代谢的关键酶，它不但参与铁元素的吸收，而且也是铁在植物体内代谢不可缺少的酶。从番茄基因组中分离出了LeFRO1基因，它编码的蛋白在酵母细胞中表现出很强的铁还原酶活性，表达谱分析展示LeFRO1在根部受低铁诱导表达，在地上部为组成型表达。LeFRO1是番茄基因组中一个主要铁还原酶基因，参与了铁元素在根部的吸收和在体内的代谢。另外，对拟南芥基因组中三价铁还原酶基因家族进行了生化和生物学功能分析。该基因家族共有8个成员，编码的蛋白都有铁还原酶活性，并且这8个铁还原酶基因的表达表现出组织特异性，从而也暗示它们在功能上的分工。
2.番茄吸收铁的调控机制：番茄
FER编码了一个bHLH类转录调控蛋白，是高等植物中分离出的第一个控制铁元素吸收的调控基因。FER的缺失导致突变体植株在低铁胁迫时不能启动整个缺铁适应性反应来从土壤中有效地获取铁。RT-PCR分析证明，FER参与了铁还原酶LeFRO1和铁离子转运蛋白基因（LeIRT1和LeNRAMP1）的转录调控。在低铁条件下，提高FER的表达量能相应增加它所调控下游基因的转录水平，从而转基因植株表现出更耐低铁。最近，从拟南芥基因组中分离出了FER的同源基因AtbHLH29，引入到FER缺失突变体T3238fer中，AtbHLH29能完全互补FER的缺失功能。与FER相反，CHLN编码一个nicotianamine合成酶，参与番茄缺铁适应性反应的负调控。CHLN突变体在铁充足条件下不能关闭缺铁适应性反应如三价铁还原酶和亚铁离子转运蛋白基因，吸入更多铁沉积于地上部。
这些研究成果不但为进一步揭示铁元素吸收代谢的分子调控机制奠定了坚实的基础，而且对培育铁高效农作物新品种和改善人类铁营养都有重要经济价值和理论意义。 |
