Page 206 - 《广西植物》2023年第2期

４ ０ ０ 广 西 植 物 ４３ 卷
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ. (４) Ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｎｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＦＩＴ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｏｒ ｍｕｔａｎｔ ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ
ｗｉｌｄ ｔｙｐｅ ｐｌａｎｔｓ ｕｎｄｅｒ Ｆｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ. Ｔａｋｅｎ ｔｏｇｅｔｈｅｒꎬ ｔｈｅｓｅ ｄａｔａ ｓｕｇｇｅｓｔ ｔｈａｔ ｂＨＬＨ Ｉｂ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒｓ ａｒｅ
ｎｅｃｅｓｓａｒｙꎬ ｂｕｔ ｎｏｔ ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔꎬ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｐｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＦＩＴ ｂｙ Ｆｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ｎｅｗ ｉｎｓｉｇｈｔｓ
ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｖａｒｉｏｕｓ ｗａｙｓ ｔｈａｔ ｐｌａｎｔｓ ｗｏｒｋ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｔｏ ｍａｉｎｔａｉｎ Ｆｅ ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｉｒｏｎꎬ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎꎬ Ｆｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅꎬ Ｆｅ ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓꎬ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ

铁是植物生长发育的重要微量元素之一ꎬ它作 号 通 路 中 的 转 录 因 子 ＥＩＮ３ ( ＥＴＨＹＬＥＮＥ
为多种酶的辅助因子参与植物的光合作用、呼吸作 ＩＮＳＥＮＳＩＴＩＶＥ ３ ) 和 ＥＩＬ１ ( ＥＴＨＹＬＥＮＥ
用、叶绿素的生物合成、植物固氮以及植物激素合 ＩＮＳＥＮＳＩＴＩＶＥ ３￣ＬＩＫＥ１)与 ＦＩＴ 互作ꎬ并增强其稳定
成等重要生命过程(Ｂａｌｋ ＆ Ｓｃｈａｅｄｌｅｒꎬ ２０１４)ꎮ 铁是 性(Ｌｉｎｇａｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ ＮＯ 能抑制 ＦＩＴ 蛋白降
地壳中的第四大元素ꎬ易氧化形成沉淀ꎬ不易被植 解ꎬ促 进 其 在 缺 铁 条 件 下 的 稳 定 ( Ｍｅｉｓｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ
物利用ꎬ 在 ｐＨ 较 高 的 土 壤 中ꎬ 铁 的 利 用 率 更 低 ２０１１ )ꎮ 此 外ꎬ ＮＯ 通 过 ＧＲＦ１１ ( ＧＥＮＥＲＡＬ
(Ｇｕｅｒｉｎｏｔ ＆ Ｙｉꎬ １９９４)ꎮ 植物缺铁常常导致缺铁症 ＲＥＧＵＬＡＴＯＲＹ ＦＡＣＴＯＲ １１) 调节 ＦＩＴ 转录( Ｙａｎｇ
状ꎬ如叶片脉间失绿黄化ꎬ而植物是人类获取铁的 ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎮ 赤霉素是缺铁反应的另一个正调
重要膳食来源ꎬ植物缺铁会影响人类健康ꎮ 植物为 控因子ꎮ ＤＥＬＬＡ 蛋白作为赤霉素信号通路的负调
了从土壤中获取足够的铁ꎬ已经进化出两种不同的 控因子ꎬ与 ＦＩＴ 蛋白相互作用并抑制 ＦＩＴ 蛋白功能
吸收策略ꎬ即非禾本科植物的策略 Ｉ 和禾本科植物 (Ｗｉｌｄ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ 另外ꎬ茉莉酸通过诱导 ｂＨＬＨ
的策略 Ⅱ ( Ｒｏｍｈｅｌｄ ＆ Ｍａｒｓｃｈｎｅｒꎬ １９８６ꎻ Ｇｒｉｌｌｅｔ ＆ ＩＶａ 亚 家 族 基 因 ( ｂＨＬＨ１８、 ｂＨＬＨ１９、 ｂＨＬＨ２０ 和
Ｓｃｈｍｉｄｔꎬ ２０１９)ꎮ 模式植物拟南芥采用的策略 Ｉ 包 ｂＨＬＨ２５)的表达负调控缺铁反应ꎬ其产物与 ＦＩＴ 相
３＋ ２＋
括土壤酸化、Ｆｅ 还原为 Ｆｅ 和铁吸收 ３ 个步骤ꎮ 互作用并促进 ＦＩＴ 的降解( Ｍａｔｓｕｏｋａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻ
拟南芥的根际土壤酸化主要由 ＡＨＡ２ 完成(Ｓａｎｔｉ ＆ Ｃｕｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ ＦＩＴ 作为缺铁响应信号中的关
３＋ 键调 控 因 子ꎬ 其 转 录 也 受 到 缺 铁 诱 导ꎮ Ｌｅｉ 等
Ｓｃｈｍｉｄｔꎬ ２００９)ꎬ之后 Ｆｅ 被铁还原氧化酶 ２(ｆｅｒｒｉｃ
２＋ (２０２０)的研究表明ꎬｂＨＬＨ１２１ 直接靶向 ＦＩＴ 的启
ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｘｉｄａｓｅ ２ꎬＦＲＯ２) 还原为 Ｆｅ (Ｒｏｂｉｎｓｏｎ ｅｔ
ａｌ.ꎬ １９９９)ꎬ最后由铁调节转运体 １ ( ｉｒｏｎ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ 动子ꎬ并正调控后者转录ꎮ
ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ １ꎬ ＩＲＴ１) 转运进根细胞 ( Ｖａｒｏｔｔｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ＦＩＴ 作为铁稳态信号中的一个关键调控因子ꎬ
２００２ꎻ Ｖｅｒｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２ )ꎮ 禾 本 科 植 物 如 大 麦 其自身的转录也受到缺铁条件的诱导ꎮ 已有的研
(Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ)、玉米(Ｚｅａ ｍａｙｓ) 和水稻( Ｏｒｙｚａ 究表 明ꎬ ＦＩＴ 和 ｂＨＬＨ Ｉｂ 可 以 影 响 ＦＩＴ 的 转 录
ｓａｔｉｖａ)可以分泌高亲和力的麦根酸(被称为植物铁 (Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００７ꎻ Ｎａｒａｎｊｏ￣Ａｒｃｏｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１７)ꎬ
３＋ 但它们是如何调控 ＦＩＴ 表达的还不甚清楚ꎮ 本研
载体) 来直接螯合 Ｆｅ ( Ｗａｌｋｅｒ ＆ Ｃｏｎｎｏｌｌｙꎬ ２００８ꎻ
Ｍｏｒｒｉｓｓｅｙ ＆ Ｇｕｅｒｉｎｏｔꎬ ２００９)ꎮ 近年来的研究表明ꎬ 究重点关注 ｂＨＬＨ Ｉｂ 成员 ｂＨＬＨ３８ 及 ＦＩＴ 转录因
拟南 芥 也 能 分 泌 铁 螯 合 物 ( Ｒｏｄｒｉｇｕｅｚ￣Ｃｅｌｍａ ＆ 子对 ＦＩＴ 转录水平的调控ꎬ探讨 ｂＨＬＨ３８ 过表达是
Ｓｃｈｍｉｄｔꎬ ２０１３ꎻ Ｆｏｕｒｃｒｏｙ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１４ꎻ Ｓｃｈｍｉｄ ｅｔ ａｌ.ꎬ 否可以激活 ＦＩＴ 的转录ꎬ在 ｂＨＬＨ Ｉｂ 的四突变体
２０１４ꎻ Ｓｉｗｉｎｓｋａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８ꎻ Ｔｓａｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 植物中 ＦＩＴ 转录是否再受缺铁诱导ꎬＦＩＴ 过表达能
ＦＩＴ 是策略 Ｉ 机制中的一个关键调控因子ꎬ其 否激活内源 ＦＩＴ 的转录ꎬ以及 ｂＨＬＨ３８ 和 ＦＩＴ 的双
功能丧失会导致 ＩＲＴ１ 和 ＦＲＯ２ 表达水平的降低和 过表达如何影响 ＦＩＴ 的表达ꎮ
严重的 缺 铁 症 状 ( Ｖｅｒｔ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２ꎻ Ｃｏｌａｎｇｅｌｏ ＆
Ｇｕｅｒｉｎｏｔꎬ ２００４ꎻ Ｊａｋｏｂｙ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００４ꎻ Ｙｕａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ １ 材料与方法
２００５)ꎮ ＦＩＴ 与 ｂＨＬＨ Ｉｂ 亚 家 族 的 四 个 成 员
(ｂＨＬＨ３８、ｂＨＬＨ３９、 ｂＨＬＨ１００ 和 ｂＨＬＨ１０１) 相 互 １.１ 植物材料和生长条件
作用 调 控 缺 铁 响 应 ( Ｙｕａｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８ꎻ Ｗａｎｇ ｅｔ 所用的拟南芥材料为 Ｃｏｌｕｍｂｉａ￣０ 生态型ꎮ 播
ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎮ 这四个基因都受到缺铁条件的诱导 种前将种子用 ７０％酒精浸泡 １５ ｍｉｎꎬ之后用蒸馏
且它们的蛋白功能冗余( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３)ꎮ ＦＩＴ 水清洗至少 ３ 次ꎮ 将种子铺在培养基上ꎬ４ ℃ 冷藏
也是多种植物激素信号和细胞内信号与缺铁信号 ２ ｄ 后移到温室进行培养(２２ ℃ ꎬ光照 １６ ｈ / 黑暗 ８
联系的中心枢纽ꎮ 例如ꎬＦＩＴ 蛋白的稳定性受到乙 ｈ)ꎮ ＋Ｆｅ 培养基ꎬ即 １ / ２ＭＳ 培养基(１％蔗糖、０.７％
￣１
烯和一氧化氮( ＮＯ) 的调节( Ｇａｒｃｉａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ 琼脂 Ａ、０.１ ｍｍｏｌＬ Ｆｅ(Ⅱ)￣ＥＤＴＡ、ｐＨ ５.８)ꎻ－Ｆｅ
Ｌｉｎｇａｍ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻ Ｍｅｉｓｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ 乙烯信 培养基ꎬ即其培养基成分除了不加 Ｆｅ( Ⅱ)￣ＥＤＴＡ