2022-02-19 13:18:00
新京報訊（記者 周懷宗）鐵元素是人體和植物生長發(fā)育所必需的微量礦物質元素，如何強化人體從食物中獲取鐵元素的途徑，培育更多的富鐵作物？
近日，記者從中國農業(yè)科學院獲悉，該院生物技術研究所作物代謝調控與營養(yǎng)強化團隊和中國農業(yè)大學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，為培育鐵營養(yǎng)強化作物提供了基因源和理論依據。相關成果發(fā)表在《植物生理學（Plant Physiology）》 上。
玉米mic1突變體中Yang循環(huán)與NA合成之間的代謝調控關系。中國農科院供圖
據介紹，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。同時，缺鐵亦可導致植物顯著減產。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)制鐵營養(yǎng)強化作物，從而有效改善人體缺鐵導致的貧血等健康問題。
在當前，玉米等禾本科植物，主要通過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)過程，即楊氏循環(huán)途徑能夠延伸產生煙草胺，但對煙草胺的生物合成和楊氏循環(huán)之間的關系尚不清楚。
該研究鑒定了一個玉米脈間失綠突變體mic1的候選基因ZmMIC1，該基因編碼是楊氏循環(huán)中的一個關鍵酶。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，但是實際上是由煙草胺代謝障礙引起的。通過外源和內源煙草胺回補實驗，證實了楊氏循環(huán)途徑和煙草胺生物合成之間的聯系，同時也提示了一種玉米乃至禾本科植物中鐵穩(wěn)態(tài)的調控方式，為培育富含鐵元素的玉米新種質提供了理論依據。該研究獲得國家重點研發(fā)計劃、國家玉米產業(yè)技術體系、國家自然科學基金等項目的資助。
新京報記者 周懷宗 通訊員 崔艷
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