版納植物園揭示OsPRI1正調(diào)控水稻鐵穩(wěn)態(tài)的機(jī)制
近日，版納植物園余迪求研究團(tuán)隊(duì)與梁崗研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在Plant Physiology上發(fā)表了題為“POSITIVE REGULATOR OF IRON HOMEOSTASIS 1 (OsPRI1) positively regulates iron homeostasis in rice”的研究論文。該研究通過(guò)植物分子生物學(xué)、遺傳學(xué)及生物化學(xué)等方法鑒定了水稻OsHRZ1蛋白的一個(gè)泛素化底物OsPRI1，并進(jìn)一步證實(shí)OsPRI1直接調(diào)控水稻的兩個(gè)關(guān)鍵的缺鐵響應(yīng)因子OsIRO2和OsIRO3，這為后續(xù)開(kāi)展培育富鐵稻米品種提供了一定的理論基礎(chǔ)。
OsPRI1功能缺失突變體的表型
鐵是細(xì)胞正常生命活動(dòng)所必需的礦質(zhì)元素，缺鐵直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)也是引發(fā)人類(lèi)缺鐵性貧血的原因。稻米是全球近一半人口的主食，增加稻米的含鐵量是改善人類(lèi)健康狀況的一個(gè)有效途徑。鑒于此，研究水稻的缺鐵響應(yīng)以及水稻適應(yīng)缺鐵環(huán)境的分子機(jī)制可以為分子育種培育耐受缺鐵土壤和富鐵水稻品種提供理論基礎(chǔ)。OsHRZ1是一個(gè)負(fù)調(diào)控水稻鐵穩(wěn)態(tài)的蛋白，它不僅可以結(jié)合鐵離子，而且具有泛素化功能，因此被認(rèn)為是水稻的鐵感應(yīng)蛋白。但是OsHRZ1調(diào)控水稻鐵穩(wěn)態(tài)的分子機(jī)制還不清楚。酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)篩選到OsHRZ1的一個(gè)互作蛋白OsPRI1，該蛋白的功能缺失導(dǎo)致水稻表現(xiàn)出強(qiáng)烈的缺鐵癥狀，如葉片鐵含量減少，根變短，植株黃化等。表達(dá)分析表明OsPRI1正調(diào)控許多缺鐵響應(yīng)基因的表達(dá)，如OsNAS1，OsNAS2，OsIRT1，OsYSL15，OsIRO2和OsIRO3等。酵母單雜和EMSA實(shí)驗(yàn)證實(shí)，OsPRI1直接調(diào)控OsIRO2和OsIRO3的表達(dá)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明OsPRI1蛋白受泛素化途徑降解，而OsPRI1的降解在hrz1突變體里受到了嚴(yán)重的抑制。生化實(shí)驗(yàn)表明HRZ1可以與PRI1蛋白互作并泛素化后者。hrz1突變體表現(xiàn)出缺鐵耐受表型，而pri1 hrz1的雙突變則表現(xiàn)出較強(qiáng)的缺鐵敏感表型，這表明OsPRI1在OsHRZ1下游起作用。這些研究結(jié)果證實(shí)OsPRI1是連接鐵感應(yīng)蛋白HRZ1和下游缺鐵響應(yīng)基因IRO2和IRO3的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。
博士研究生張會(huì)敏為該文的第一作者，梁崗副研究員和余迪求研究員為該文的共同通訊作者。
水稻實(shí)驗(yàn)田
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