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了解植物如何容忍过多的铁

铁对于植物生长至关重要,但由于降雨量大,通风不良,许多酸性土壤会因过量铁而变得有毒。在洪水季节严重的国家,例如西非和亚洲热带地区,有毒的铁水平会对大米等主食的可用性产生严重影响。

尽管在过去二十年中有数十次尝试揭示负责铁耐受性的基因,但直到最近这些基因仍然难以捉摸。现在,Salk科学家已经发现了一种主要的铁耐受性遗传调节因子,一种名为GSNOR的基因。该研究结果于2019年8月29日发表于Nature Communications,可能会导致作物品种的开发,这些作物在含铁量过剩的土壤中产量较高。

“这是第一次确定基因及其天然变异体的铁耐受性,”该论文的资深作者,Salk植物分子和细胞生物学实验室及其综合生物学实验室成员Wolfgang Busch副教授说。 。“这项工作令人兴奋,因为我们现在了解植物如何在压力条件下生长,例如高水平的铁,这可以帮助我们制造出更具抗压力的作物。”

在水稻等植物中,土壤铁含量升高会通过伤害脂肪和蛋白质而导致细胞直接受损,从而降低根系的生长能力。然而,一些植物似乎对高铁含量具有固有的耐受性;科学家想要理解为什么。

我们相信这种抗性有遗传机制,但尚不清楚哪些基因是负责任的,”第一作者,Busch实验室的博士后研究员李宝海说。“为了研究这个问题,我们利用了数百种不同植物菌株的自然变异能力来研究对高水平铁的遗传适应性。”

北京赛车pk10开奖科学家首先测试了一些小芥菜植物(拟南芥)的菌株,以观察铁抗性是否存在天然变异。一些植物确实表现出对铁毒性的耐受性,因此研究人员使用一种称为全基因组关联研究(GWAS)的方法来定位负责任的基因。他们的分析将GSNOR基因定位为使植物和根在铁重环境中生长的关键。

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