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铁（Iron，Fe）是地球上最丰富的元素之一，但是由于土壤中游离 Fe 的活性极低，植物吸收较慢，导致缺 Fe 成为植物中经常出现的营养障碍。Fe 的供应量不足会严重影响植物的生长、产量和品质。此外，食用植物中铁浓度偏低还会导致人的摄入量不足，导致贫血。因此，了解 Fe 的吸收和分布对植物和人类健康都具有非常重要的意义。
植物中主要存在两种吸收铁的策略：第一种策略是通过 Fe3+ -螯合还原酶 FRO2 还原 Fe3+，然后通过 ZIP 家族转运蛋白 IRT16-8 将还原的Fe2+转运穿过质膜，该策略适用于拟南芥和所有非草物种；第二种策略是植物分泌 PS（phytosiderophores）与体外的 Fe3+结合，然后通过YSL 家族的寡肽转运蛋白摄取 Fe3+-PS 复合物获取 Fe，该策略适用于水稻及其他禾本科植物。
早前在豌豆中的试验发现，根系对 Fe 的吸收可能受到地上部衍生信号的调控，之后在拟南芥中进一步验证了这些信号的作用，但是如何通过长距离信号将叶片 Fe 的状态传达到根系一直是一个谜团。近日，Nature Plants 在线发表了一篇题为 “IRON MAN is a ubiquitous family of peptides that control iron transport in plants” 的研究论文，报告了一个在韧皮部中表达的新的肽家族，其可能充当韧皮部移动信号以控制拟南芥中的 Fe 摄取。国立中央研究院的 Louis Grillet 和 中科院南京土壤研究所兰平研究员为该论文的共同第一作者，Wolfgang Schmidt 为该论文的通讯作者。
该研究报道了一个在被子植物中存在的短的 C-末端氨基酸序列共有基序（IRON MAN; IMA）。通过数据库检索发现，编码 IMA 肽的基因存在于所有可获得数据的被子植物中，证明了 IMA 在开花植物中的保守性。
进一步研究发现，拟南芥中 IMA 序列的过表达会诱导根中的 Fe 吸收基因，导致包括种子在内的所有植物部分中 Fe 和锰的积累。该研究还发现，当拟南芥基因组中的8个 IMA 基因均被沉默后，植物不能吸收 Fe 并导致严重的黄萎病，而此时增加 Fe 供应或表达 IMA1 则可以恢复其野生表型。
IMA1 过表达提高拟南芥中铁、锰和锌的积累
此外，该研究还发现 IMA1 主要在韧皮部中表达，优先在叶中表达。通过相互嫁接试验发现，地上部的 IMA1 正向调节根中的 Fe 吸收。该研究表明，当跨物种异源表达时，IMA 同源物对 Fe 仍然具有高度响应性和功能性。
IMA1 的功能在物种间具有保守性
综上，该研究报道了在韧皮部中表达的新的肽家族 IMA，并证明了 IMA 在 Fe 吸收中的重要作用及其在物种间的高度保守性。
点击底部“阅读原文”查看论文原文。
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