科研人員首次揭示楊氏循環(huán)途徑與鐵元素代謝關(guān)系

近日，中國農業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物代謝調控與營(yíng)養強化團隊和中國農業(yè)大學(xué)國家玉米改良中心合作，首次在禾本科植物中揭示了楊氏循環(huán)(Yang cycle)通過(guò)調控煙草胺合成從而影響鐵元素吸收與運輸的機制，為培育鐵營(yíng)養強化作物提供了基因源和理論依據。相關(guān)成果發(fā)表在《植物生理學(xué)》(Plant Physiology) 上。

鐵元素是人體和植物生長(cháng)發(fā)育所必需的微量礦物質(zhì)元素，目前全球仍有近十億人口因為鐵元素攝入不足遭受不同程度的健康損害，缺鐵亦可導致植物顯著(zhù)減產(chǎn)。因此，深入了解作物對鐵元素的運輸和代謝機理有助于創(chuàng )制鐵營(yíng)養強化作物，從而有效改善人體缺鐵導致的貧血等健康問(wèn)題。目前已知玉米等禾本科植物主要通過(guò)合成煙草胺等植物鐵載體，吸收和運輸體內的鐵元素。已有研究發(fā)現，植物自甲硫氨酸合成乙烯的循環(huán)過(guò)程，即楊氏循環(huán)途徑能夠延伸產(chǎn)生煙草胺，但對煙草胺的生物合成和楊氏循環(huán)之間的關(guān)系尚不清楚。

該研究鑒定了一個(gè)玉米脈間失綠突變體mic1的候選基因ZmMIC1，該基因編碼5’-甲硫腺苷核苷酶是楊氏循環(huán)中的一個(gè)關(guān)鍵酶。該突變體表現出典型的缺鐵表型，幼苗中鐵元素含量減少且生長(cháng)遲緩。轉錄組分析顯示，mic1突變體展現出的脈間失綠癥狀雖然與已知的鐵轉運載體缺失表型相似，但是實(shí)際上是由煙草胺代謝障礙引起的。通過(guò)外源和內源煙草胺回補實(shí)驗，證實(shí)了楊氏循環(huán)途徑和煙草胺生物合成之間的聯(lián)系，同時(shí)也提示了一種玉米乃至禾本科植物中鐵穩態(tài)的調控方式，為培育富含鐵元素的玉米新種質(zhì)提供了理論依據。

該研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家自然科學(xué)基金等項目的資助。(科技日報記者 馬愛(ài)平 通訊員 崔艷 陳茹梅)

免責聲明：本文不構成任何商業(yè)建議，投資有風(fēng)險，選擇需謹慎！本站發(fā)布的圖文一切為分享交流，傳播正能量，此文不保證數據的準確性，內容僅供參考

關(guān)鍵詞： 楊氏循環(huán) 科研人員 鐵元素代謝 禾本科植物