蘋果缺鐵脅迫下鐵素再分配效率及其調控途徑研究

《蘋果缺鐵脅迫下鐵素再分配效率及其調控途徑研究》是依託中國農業大學，由韓振海擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蘋果缺鐵脅迫下鐵素再分配效率及其調控途徑研究
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：韓振海
• 項目類別：面上項目

項目摘要

缺鐵是限制蘋果產業發展的重要因素之一，但迄今對調控蘋果缺鐵應答反應是否涉及鐵區隔化調控尚不清楚。本項目以鐵高效基因型小金海棠為試材，擬從缺鐵脅迫下鐵‘區隔化’存在的狀態及其控制因素的角度，揭示可能控制缺鐵應答反應的重要再分配機制。研究內容包括三個主要部分：第一部分“鐵區隔化及缺鐵應答關鍵鐵載體篩選研究”，旨在揭示缺鐵應答反應是否受鐵的區隔化或再分配的調控，且篩選出調控過程中關鍵的鐵載體基因；第二部分“候選基因的功能驗證及其作用機理解析”，旨在最終確定操縱鐵再分配的關鍵基因如何回響缺鐵脅迫，及揭示鐵再分配是否操縱植物抗缺鐵脅迫的能力。第三部分“‘鐵載體關鍵基因’的上游調控途徑探究”，旨在通過鑑定該基因上游轉錄調控元件及相應轉錄因子，明確其轉錄調節機制。本研究不僅有助於深入了解蘋果抗缺鐵的分子機理，同時對蘋果抗缺鐵育種或分子改良具有重要意義。

結題摘要

缺鐵是限制蘋果產業發展的重要因素之一，蘋果缺鐵機理已有一定研究，但迄今對調控蘋果缺鐵應答反應是否涉及鐵區隔化調控尚不清楚。本項目用鐵高效基因型小金海棠為試材，從缺鐵脅迫下鐵‘區隔化’存在的狀態及其控制因素的角度，以揭示可能控制缺鐵應答反應的重要再分配機制。研究結果表明，缺鐵脅迫下不同蘋果嫁接複合體的特異回響組織主要集中在根和莖部位，且篩選得到調控過程中關鍵的鐵載體基因CAX3；CAX3基因可參與轉運鐵，並降低胞質pH、增加AHA的活性。在小金海棠中沉默CAX3基因表達後，根表pH極顯著增加，表明CAX3基因可影響根際pH參與缺鐵應答反應。進一步篩選得到CXIP1基因可與CAX3基因N端自抑區互作，有效激活CAX3基因功能活性。基於此，本研究得出小金海棠和山定子回響缺鐵的差異調控機制，即CAX3基因mRNA在缺鐵後由葉向根進行了傳遞，到達小金海棠根中後由CXIP1基因激活引起缺鐵回響，而山定子中CXIP1基因不表達、進而影響了其缺鐵回響。本研究不僅有助於深入了解蘋果抗缺鐵的分子機理，同時對蘋果抗缺鐵分子育種具有重要意義。