PNAS｜西北农林科技大学郑远课题组揭示植物激素ABA在种子营养代谢中的新功能

植物种子不仅是植物繁衍的关键器官，更是人类膳食营养的重要来源。全球约70%的铁摄入来自植物性食物，尤其是谷物和豆类种子。然而，超过20亿人仍因铁摄入不足面临缺铁性贫血风险，隐性饥饿问题依然严峻。与此同时，铁过量也会对植物和人类造成氧化毒害。因此，精准调控种子中的铁含量，实现“足够但不过量”，是植物学和营养科学共同关注的焦点。植物激素脱落酸（ABA）作为种子发育的核心调控因子，长期被认为是“休眠建立”和“萌发抑制”的关键分子。但其在种子营养积累中的作用，尤其是如何调控铁元素的吸收与储存，一直缺乏系统研究。

近日，西北农林科技大学未来农业研究院郑远教授团队在国际期刊PNAS上发表了题为Abscisic acid regulates iron accumulation in plant seeds via the PYLs-bHLH IVc-YSLs module的研究论文，首次揭示了ABA在种子铁积累中的“分子刹车”功能。研究显示，ABA通过一套新发现的信号模块，在种子成熟过程中抑制铁元素过量积累；而当植物感知缺铁信号时，该抑制被解除，从而增强种子铁储备。这一机制在模式植物拟南芥中得到验证，为理解种子铁稳态调控提供了全新视角，也为培育“高铁低毒”营养强化作物奠定了理论基础。

研究团队以拟南芥为模型，系统分析了种子发育过程中ABA含量与铁积累的时间动态，发现种子成熟过程中ABA的含量与铁含量呈负相关。外源施加ABA显著抑制种子中铁含量，而ABA合成缺陷突变体则表现出铁积累升高，表明ABA在种子铁积累的过程中起负调控作用。

进一步研究发现，ABA受体PYLs可直接与铁调控转录因子bHLH34/104/115相互作用，阻断其对铁转运蛋白基因YSL1/3的激活功能。遗传分析证实，YSL1/3是ABA调控种子铁含量的关键下游靶点。而当植物处于缺铁状态时，bHLH104/115反过来抑制ABA合成基因ABA2及受体PYL4表达，形成一条“铁-ABA”负反馈回路，精准调节种子铁储备。

该研究首次将ABA的功能从“调控种子休眠萌发”拓展至“营养稳态调控”，揭示了植物如何在“铁充足时防止毒害、铁缺乏时保障供应”之间实现精细平衡。由于ABA通路、YSL蛋白及bHLH转录因子在作物中高度保守，该机制为今后通过基因编辑或精准育种提升稻米、小麦等主粮作物的铁含量提供了理论依据和技术路径。

ABA参与调控种子铁积累模式图

西北农林科技大学博士后赵鸿云博士为该论文的第一作者，西北农林科技大学未来农业研究院郑远教授为论文的通讯作者，西北农林科技大学生命科学学院王存教授也参与了该项研究工作。该研究得到了国家自然基金委面上项目，西北农林科技大学引进人才启动经费，以及中国农业大学植物抗逆高效全国重点实验室开放课题资助。

论文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2512997122