湖南日報·新湖南客戶端7月2日訊(通訊員 周奕華)6月23日，生物學(xué)Top期刊Molecular Plant(IF=""""12.084)在線發(fā)表了我校生命科學(xué)學(xué)院植物營養(yǎng)與逆境生理團隊與中科院植生所龔繼明研究員團隊、中科院遺傳發(fā)育所周奕華研究員團隊題為“Galactosylation"""""" of Rhamnogalacturonan-II for cell wall pectin biosynthesis is critical for root apoplastic iron reallocation in Arabidopsis”的合作研究論文。該論文闡述了植物根部細胞壁調(diào)控質(zhì)外體鐵(Fe)再利用的分子機理。

Fe是植物必需的微量礦質(zhì)元素, 植物缺鐵不僅會影響其自身的生長發(fā)育，而且能夠通過食物鏈影響人類對鐵元素的攝取，導(dǎo)致許多缺鐵性疾病的發(fā)生。植物根系質(zhì)外體空間(主要指細胞外包含細胞壁的空間部位)被認為是植物重要的鐵貯存庫，快速、有效地利用根系的質(zhì)外體鐵是植物耐受缺鐵的重要機制。但是，由于細胞壁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、目前有關(guān)質(zhì)外體Fe再分配過程的調(diào)節(jié)機制研究仍比較少，有觀點認為質(zhì)外體空間對Fe的再利用并不存在主動調(diào)控的過程。

合作團隊經(jīng)過多年努力，通過遺傳學(xué)、生物化學(xué)以及植物生理學(xué)等研究闡明了 Cdi 基因介導(dǎo)的細胞壁果膠組分中鼠李半乳糖醛酸聚糖-II(RG-II)的A鏈半乳糖基化，對于質(zhì)外體Fe的再利用是必需的。 Cdi 基因編碼一個糖基轉(zhuǎn)移酶蛋白，在高爾基體中將GDP-L-半乳糖轉(zhuǎn)移到RG-II的A鏈末端。 Cdi 基因突變后，RG-II的二聚化受阻，繼而影響細胞壁的正常合成。有趣的是，突變體植物中Fe的再利用受到顯著抑制。進一步研究證實， Cdi 基因的突變使細胞壁對質(zhì)外體Fe的螯合作用增強，從而抑制了細胞對質(zhì)外體Fe的吸收利用。

本研究為細胞壁生物合成調(diào)控質(zhì)外體Fe再分配提供了直接證據(jù)，表明細胞壁結(jié)構(gòu)對于植物根部質(zhì)外體Fe庫的有效利用至關(guān)重要。

▲Cdi介導(dǎo)根部質(zhì)外體Fe再分配的模式圖

A working model of apoplastic iron reallocation mediated by Cdi Cdi induced by Fe deficiency catalyzes the transfer of GDP-L-galactose to the terminus of sidechain A on RG-II in Golgi. Galactosylation of RG-II is required for RG-II dimerization and cell wall modification, which then promotes Fe release from cell wall and the subsequent uptake into symplast and loading into long-distance transport path.

該校生命科學(xué)學(xué)院植物營養(yǎng)與逆境生理團隊彭佳師博士為論文共同第一作者(排名第一)，湖南科技大學(xué)為合作研究單位。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金(31700212、(31325003 and 31530051)等項目的支持。

責編：曹漾

來源：湖南日報·新湖南客戶端