陕西
铁元素是植物必需的微量元素，在植物生命代谢过程中发挥关键作用。与此同时，铁也是人体必需的微量元素，蔬菜铁含量对人类营养与健康也至关重要。莴苣作为日常食用的新鲜蔬菜之一，是膳食铁的优质来源，但莴苣铁含量的遗传基础与分子调控机制长期未被系统解析。
近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室莴苣研究团队在Plant Physiology上在线发表了题为LsNAC72 from a major QTL activatesLsNRAMP7expression to promote iron accumulation in lettuce的研究论文，揭示了转录因子LsNAC72 通过激活LsNRAMP7调控莴苣铁积累的新机理。
该研究利用16个亲本构建的多亲本高级世代互交（MAGIC）群体，进行了莴苣叶片铁含量全基因组关联分析（GWAS），成功定位并克隆调控莴苣铁积累的关键基因LsNAC72。 对LsNAC72的生物学功能进行验证发现：缺铁条件下，Lsnac72敲除突变体叶片铁含量显著降低，植株生长受抑，表明LsNAC72是莴苣应对缺铁胁迫、维持铁积累的必需基因（图1）；而LsNAC72过表达系在正常供铁和缺铁条件下，其叶片与根系铁含量均显著提升，证实该基因正向调控莴苣铁吸收与转运。
图1 敲除LsNAC72影响莴苣铁的积累
进一步实验证实，LsNAC72可直接结合金属转运蛋白LsNRAMP7的启动子区域，并激活其表达。Lsnramp7敲除突变体无论在正常供铁还是缺铁条件下，根、叶铁含量均显著低于野生型，明确了LsNRAMP7是LsNAC72调控铁积累的关键下游靶基因。综上，揭示了转录因子-转运蛋白协同调控铁稳态的分子通路（图2），为莴苣矿质营养改良提供了重要理论支撑与基因资源。
图2. LsNAC72调控莴苣铁积累的分子作用机理
华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室陈炯炯教授为本文通讯作者，博士生张小燕为第一作者。匡汉晖教授参与指导了相关工作。该研究得到了国家自然科学基金和湖北省重大科技项目的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiag403
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