bHLH104在提高植物缺铁耐受方面的应用

铁是植物生长发育必需的微量营养元素之一。植物经常遭受缺铁土壤环境，频繁发生在石灰质和碱性土壤中。缺铁导致农作物产量和质量下降，同时也是人类缺铁性贫血症的主要根源。生物营养强化技术是目前世界公认的解决这些问题的有效方法。bHLH104是正调控植物铁稳态的一个正调控因子，过量表达该基因可促进铁的过量积累，但同时导致植物育性降低。组织特异性的启动子可能是避免该问题的一个策略。

版纳植物园植物矿质营养青年科学家小组和植物分子生物学研究组联合指导的硕士生王策选择了三种不同类型的受缺铁响应但在不同组织和器官特异表达的启动子(ProIRT1, ProMYB72和ProbHLH100)来驱动bHLH104-GFP融合基因的表达，并获得了相应的三种不同的转基因植株。缺铁实验发现，ProIRT1:bHLH104-GFP植株对缺铁异常敏感，ProbHLH100:bHLH104-GFP植株表现出轻微的缺铁耐受性，而ProMYB72:bHLH104-GFP则表现出最强的缺铁耐受性。在碱性土壤中，ProIRT1:bHLH104-GFP植株几乎完全不育，ProbHLH100:bHLH104-GFP植株的种子产量类似于野生型，而ProMYB72:bHLH104-GFP植株的产量比野生型提高40%左右且其种子铁含量比野生型提高45%左右。

本研究表明，利用MYB72启动子驱动bHLH104-GFP的表达可以有效提高拟南芥的缺铁耐受性、种子产量以及铁含量。本研究为利用生物营养强化技术培育耐受缺铁环境和富铁的植物品种提供了一种可行有效的策略。该成果以Fe-deficiency-induced expression of bHLH104 enhancesFe-deficiency tolerance of Arabidopsis thaliana为题发表于Planta。

硕士研究生王策为该文的第一作者，梁岗副研究员和余迪求研究员为该文的共同通讯作者。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。