欧美日韩在线网站_植物如何避免鐵毒害----中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園

　　鐵是植物生長(cháng)發(fā)育所必需的微量元素,參與光合作用、呼吸作用,及細胞內許多生理生化反應過(guò)程。鐵缺乏是限制植物生長(cháng)發(fā)育的重要因素之一,但過(guò)量的鐵攝入則會(huì )導致活性氧迸發(fā)引起鐵中毒。因此,植物必需嚴格控制鐵攝入以維持體內鐵穩態(tài)。缺鐵時(shí),植物通過(guò)bHLH　IVc家族成員(bHLH34,bHLH104,bHLH105,bHLH115)激活下游轉錄因子FIT和bHLH Ib(bHLH38,bHLH39,bHLH100,bHLH101)的表達,后者形成蛋白復合物促進(jìn)鐵吸收基因如IRT1和FRO2的表達,從而促進(jìn)鐵吸收。鐵充足或過(guò)量時(shí),植物能抑制FIT和bHLH Ib轉錄因子的表達,從而阻止鐵過(guò)量攝入以避免遭受鐵毒害。盡管如此,鐵充足情況下FIT和bHLH Ib調控模塊是如何被關(guān)閉的一直不甚清楚。

　　近日,版納植物園梁崗研究組在Plant Physiology雜志上在線(xiàn)發(fā)表了題為“bHLH11 inhibits bHLH IVc proteins by recruiting the TOPLESS/TOPLESS-RELATED corepressors”的研究論文,報道了轉錄因子bHLH11通過(guò)招募共轉錄抑制因子TPL/TPRs抑制bHLH　IVc蛋白對bHLH　Ib的轉錄激活,從而阻止鐵吸收。

　　該研究發(fā)現bHLH11的RNA水平和蛋白水平都隨著(zhù)鐵濃度的升高而增加。進(jìn)一步研究發(fā)現bhlh11突變體中鐵吸收基因的表達增加且鐵過(guò)量積累;而bHLH11過(guò)表達植株中鐵吸收基因顯著(zhù)下調并表現出缺鐵癥狀。亞細胞定位分析顯示bHLH11在細胞質(zhì)和細胞核中均有分布,而bHLH IVc可以促進(jìn)bHLH11蛋白在細胞核中累積。瞬時(shí)表達實(shí)驗發(fā)現,bHLH11能有效抑制bHLH IVc蛋白對其bHLH Ib基因的激活。bHLH11蛋白的兩個(gè)EAR結構域可以招募TPL/TPRs共轉錄抑制因子。突變EAR結構域使得bHLH11不再與TPL/TPRs互作,繼而失去對bHLH IVc蛋白的抑制功能。

　　基于以上研究結果,該研究提出了bHLH11的工作模型。缺鐵條件下,bHLH IVc蛋白激活下游轉錄因子FIT和bHLH Ib,進(jìn)而促進(jìn)鐵吸收基因如IRT1和FRO2的表達以增加鐵吸收。隨著(zhù)植物體內鐵的增多,bHLH11蛋白也不斷積累,并在bHLH IVc蛋白的幫助下進(jìn)入細胞核,通過(guò)招募轉錄抑制因子TPL/TPR從而抑制bHLH IVc蛋白對下游鐵吸收基因的激活,以減少植物對鐵的吸收。

　　版納植物園梁崗研究員為該論文的通訊作者,團隊成員李揚博士和雷日華博士為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和云南省基礎研究計劃的支持。