拟南芥bHLH基因IVc亚家族正调控铁稳态

作为许多功能蛋白的重要辅助因子，铁在植物的生长发育过程中起着极其重要的作用。bHLH38/39/100/101是4个调控拟南芥铁稳态的重要基因，但它们在缺铁条件是如何被激活的及其信号通路，在此之前一直不清楚。以bHLH101启动子为诱饵，我们筛选到两个转录因子bHLH34和bHLH104。生物学功能分析表明bHLH34、bHLH104和bHLH105正调控铁稳态相关基因IRT1、FRO2、MYB10、MYB72、bHLH38/39/100/101、FIT和PYE的表达水平。上述研究结果已于2016年发表在Plant Physiology（Li X. et al,2016,170:2478–2493）上发表。

除了bHLH34、bHLH104和bHLH105，IVc亚家族还包括另外一个基因bHLH115。类似于其他三个基因，bHLH115基因突变也导致植物对缺铁环境非常敏感。为了比较bHLH34/104/105/115这四个基因的功能差异，我们在bhlh115突变体里分别过量表达了这四个基因，结果发现它们任意一个基因过表达均可互补bhlh115突变体的表型，基因表达分析及ChIP实验证实它们都能结合并激活bHLH38/39/100/101和PYE的启动子，表明这四个基因有类似的分子调控功能。除了每个基因的单突变体表现出对缺铁环境敏感外，它们的双突变体或三突变体展示出比单突变体更强的缺铁敏感性，表明它们之间功能的非冗余性。通过比较了它们的时空表达模式，发现这四个基因的表达都不受环境铁浓度的影响，而且它们的组织表达模式均不相同，但彼此之间的组织定位又存在重叠。蛋白互作实验证实它们任意两个蛋白之间均可形成同源或异源二聚体。这些研究结果表明bHLH34/104/105/115即有类似的分子调控功能，又有各自独特的生物学功能，而且它们之间可形成复合物协同调控植物的铁稳态，该研究内容以bHLH transcription factor bHLH115 regulates iron homeostasisin Arabidopsis thaliana为题发表在Journal of Experimental Botany (2017)上。

以上研究成果由版纳植物园植物分子生物学研究组与植物矿质营养青年科学家小组共同完成。梁岗副研究员为该文的第一作者，余迪求研究员为该文的通讯作者。项目受到了青年促进会，云南省中青年学术带头人后备人才项目和云南省创新研究团队的资助，在此表示感谢。