本网讯(农学院 高飞)近日,我校农学院水稻抗逆遗传改良吴德志教授团队在植物科学领域著名期刊《Plant Biotechnology Journal》(IF5y=12.4)发表题为“OsbHLH064, an IVb bHLH Transcription Factor, Regulates Iron Homeostasis and Enhances Grain Fe Accumulation in Rice”的研究论文,揭示了水稻植株铁稳态及籽粒铁富集的分子机制。
铁元素是植物必需的微量元素,同时也是人体必需的微量元素,粮食作物籽粒铁含量关系到人类营养与健康。全球约20亿人口受到缺铁性贫血影响,其中以稻米为主食的人群尤为突出。因此,解析水稻铁吸收、转运及籽粒富集的遗传机制,能为水稻铁营养强化和改善人类营养健康提供重要理论依据。
该研究发现OsbHLH064基因缺失导致水稻在铁充足条件下铁稳态相关基因持续激活,而过表达则显著抑制这些基因的表达。OsbHLH064通过竞争性结合OsPRI1下游靶基因的启动子区域,从而抑制OsPRI1的转录激活活性,进而负调控OsIRO2和OsYSL2等铁吸收和转运相关基因的表达。在外界铁缺乏条件下,过表达OsbHLH064基因会诱导活性氧(ROS)过度产生,提示其在铁稳态维持及氧化胁迫平衡调控中具有重要作用;在缺铁和铁充足条件下,过表达该基因均导致水稻植株及糙米中铁的富集。
该研究揭示了OsbHLH064是整合水稻铁稳态调控通路的上游核心调控因子,并可作为提高水稻籽粒铁含量的生物强化育种的分子靶点。
吴德志和农学院副教授高飞为论文共同通讯作者,高飞与硕士毕业生朱志凯(现为法国蒙彼利埃大学在读博士生)为共同第一作者。研究工作得到国家自然科学基金、湖南省科技创新计划、岳麓山实验室种业专项和湖南省自然科学基金等项目的资助。
原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70593
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