華中農大在水稻缺鐵機制研究方面取得新進展

2018年1月16日，Plant, Cell& Environment在線發表了華中農業大學作物遺傳改良國家重點實驗室徐芳森教授為通訊作者的題為「H2O2mediates nitrate-induced iron chlorosis by regulating iron homeostasis in rice」的研究論文。

植物根系對硝酸鹽的吸收引起根際pH值的增加，導致水稻中鐵（Fe）的缺乏。然而，關於硝酸鹽攝入誘導的根際高pH值導致Fe缺乏的機制知之甚少。該研究發現水稻表現出嚴重的葉綠素缺乏症，並且在鹼性條件下大量的鐵斑塊以水鐵礦形式聚集在外皮層的根表面和細胞外空間。在此情況下，莖中Fe濃度顯著降低，而根部Fe缺乏響應基因則被強烈誘導。由於NADPH氧化酶RBOH1的表達增加，根際高pH誘導表皮積累過量的H2O2，RBOH1使得根系氧化能力增強，提高了根際土壤中鐵斑塊的形成。此外，高濃度的H2O2可調控苯丙素代謝，導致木質素生物合成增加和酚類分泌減少，從而阻礙質外體中Fe的動員效率。這些因子共同抑制根際土壤中Fe的利用，導致水稻在高pH條件下出現Fe缺乏現象。

總結而言，該研究結果表明，硝酸鹽吸收誘導的根際鹼化通過調控H2O2依賴的根系氧化能力和苯丙素代謝，從而導致水稻出現缺Fe。

Figure 8.Alteration of the phenylpropanoid pathwayin response to the different pH conditions.

Figure 9.Effect of NADPH oxidase inhibitor and H2O2scavenger on iron plaque formation and lignin biosynthesis.

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