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遗传发育所揭示茉莉酸抑制铁吸收的分子机制

2018-07-11 11:17 生物学 茉莉酸 铁吸收

  铁是生物体必不可少的一种微量元素,它作为多种酶的辅基在DNA的合成、光合作用、呼吸代谢和激素合成等生命活动中发挥重要作用。尽管土壤中含有丰富的铁,但受土壤理化特性的影响,在大多数土壤中铁主要以难溶性的三价化合物形式存在,很难被植物吸收利用。缺铁会导致植物叶绿素合成减少,光合速率降低,植物生长受阻甚至死亡。为了适应生存环境,植物在长期进化过程中形成了两种高效吸收铁的机制,即机理Ⅰ(strategy I)和机理Ⅱ(strategy II)。双子叶和非禾本科单子叶植物主要采用机理Ⅰ的铁吸收机制,又称酸化-还原机制,即在缺铁时,根细胞分泌H+到根际土壤中,降低根周边pH值,增加Fe3+的可溶性;同时根细胞表面的三价铁还原酶FRO2被激活,将Fe3+还原成Fe2+;进而二价铁转运蛋白IRT1将Fe2+离子转运到细胞内。而禾本科植物采用机理Ⅱ的铁吸收机制,又称螯合机制。在缺铁时,机理II植物根向土壤分泌Fe3+高亲和铁载体(Phytosiderophores,PS),与Fe3+形成Fe3+-PS螯合物,然后通过转运蛋白YS1转运到细胞内。但细胞内过多铁会引起Fenton反应,产生毒害,影响植物生长。因此,植物为了维持铁离子的动态平衡,进化出了复杂而精细铁吸收调控和适应机制。

 

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