华中农业大学胡红红教授课题组揭示拟南芥叶绿体铁吸收及新老叶间铁分配的调控机制

核心提示：近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室胡红红教授团队在国际权威期刊Cell Reports在线发表了题为“Fe-deficiency Induced Chlorosis 1 is essential for chloroplast iron transport and homeostasis under continuous light conditions in Arabidopsis”的研究论文。……（世界食品网-www.shijieshipin.com）

　　铁（Fe）是植物中一种重要的过渡金属，对细胞的基本功能至关重要。叶绿体需要大量的铁以进行光合作用中的电子传递和叶绿素合成。限制铁向叶绿体的输入会导致铁缺乏，从而引发电子传递链成分蛋白质含量降低、活性氧积累、叶片黄化以及产量下降。然而，我们对叶绿体铁吸收及其稳态机制仍然了解甚少。此外，研究表明，铁能够从成熟组织转运至新生组织以支持其生长，这一过程受光周期变化影响。然而，在持续光照条件下，铁如何有效转运并分配到新生叶片，其具体分子机制尚不明确。
　　近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室胡红红教授团队在国际权威期刊Cell Reports在线发表了题为“Fe-deficiency Induced Chlorosis 1 is essential for chloroplast iron transport and homeostasis under continuous light conditions in Arabidopsis”的研究论文。

　　该研究通过在缺铁条件下筛选转运蛋白的 T-DNA 插入突变体，鉴定出 fic1突变体，其新发育的叶片出现了黄化现象。在持续光照条件下，fic1 新发育的叶片同样表现出类似的黄化表型。进一步的元素含量分析和喂养实验表明，在持续光照下，fic1新发育叶片的黄化主要是由于缺铁引起，其导致其光合作用受损、血红素含量降低以及活性氧（ROS）水平增加。此外，研究人员发现，植物从长日照条件转变为持续光照时，会促进铁从老叶向新叶的转运，但在 fic1 突变体中，这种铁分布调节受到阻碍。这些结果表明，FIC1 在持续光照条件下参与新老叶片间铁转运与分配。亚细胞定位和表达模式分析表明，FIC1定位于叶绿体内膜，并且在新生叶片中的表达受到持续光照的诱导。电生理学实验和酵母异源回补实验进一步证实，FIC1具有Fe2+转运活性。结合fic1突变体新生叶片和叶绿体中铁含量的下降，以及新老叶间铁分配的缺陷，表明FIC1是叶绿体内膜上的铁转运蛋白，参与调控持续光照条件下新生叶片的铁吸收，并维持新老叶片之间的铁分配。此外，fic1突变体中铁转运和铁稳态相关基因的表达发生变化，进一步支持了FIC1在持续光照条件下维持叶片铁稳态的关键作用。

　　该研究在叶绿体中鉴定出一种新的Fe2+转运蛋白FIC1，并阐明了其在叶绿体内铁转运及新老叶间铁分配中的作用。该研究为持续光照条件下叶绿体铁吸收以及铁向幼嫩新生组织转运的机制提供了提论基础。

　　华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室博士研究生张菊梅和已毕业博士游磊（现为湖北医药学院基础医学院副教授）为共同第一作者，胡红红教授为通讯作者。华中农业大学的薛绍武教授、赖雪雷教授也参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金委资助。

　　文章链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247（25）00713-2

日期：2025-08-13