研究发现硝酸盐转运蛋白介导植物体内铁的再分配

铁（Fe）是植物和其他生物体生长必需的元素，尽管土壤中含量丰富，但大部分铁以不溶性还原型铁（Fe3+）的形式存在，难以被植物吸收。因此植物往往通过分泌H+或者小分子化合物的方式还原或者螯合铁，使之更容易被植物吸收利用。硝酸盐的吸收会造成土壤碱化从而影响Fe的吸收，导致植物出现缺铁性褪绿症状，因此研究氮与铁的营养关系对改善农业铁缺乏，从而提高作物产量具有重要意义。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员龚继明研究组在Plant communication在线发表了题为Two NPF transporters mediate iron long-distance transport and homeostasis in Arabidopsis的研究论文，报道了硝酸根转运蛋白家族（NRT1/PTR Family）中NPF5.9和NPF5.8是参与植物缺铁应答及稳态和长途运输机制的重要基因。该研究在NPF家族中筛选到受缺铁强烈诱导的基因NPF5.9，主要在植物的维管组织高表达。该基因的定位并非传统的细胞质膜，而很可能位于胞内的反式高尔基体膜（TGN）。酵母突变体中异源表达NPF5.9表明其具有铁相关的转运活性，植物体内NPF5.9过表达促进了Fe往地上部库组织的运输，但是突变体则不表现任何症状。NPF5.9的同源基因NPF5.8具有相似的表达模式，且单突仍无明显表型。npf5.8 npf5.9双突变体则出现萌发率低、株型矮小、果荚发育异常等症状，花、莲座叶的Fe含量降低，浇灌铁能恢复部分表型，说明二者在铁稳态调控中功能冗余。进一步研究发现，这两个基因皆调控低亲和力的硝酸根转运，并显着影响植物体内的硝酸根分配，但硝酸根和铁的积累之间互不影响，说明NPF5.9和NPF5.8可能通过氮素衍生物等间接方式调控铁的平衡，这在最近发表的文章中得到证实（Chao et al.， 2021， Science Advance)，其在植物体内还通过硝酸根分配实现某种尚未阐明的生物学功能。(生物谷Bioon.com）