PCE | 中国农业大学左元梅课题组揭示新型铁螯合剂PDMA协同增加土壤-植物系统铁营养

铁（Fe）是植物生长发育必需的微量元素，但由于其在高pH的石灰性土壤中生物有效性较低，植物难以吸收利用，极易造成严重性缺铁进而影响作物产量和品质。植物缺铁适应性机制分为两类，一类主要依靠根系还原机制吸收和利用铁，但在高pH条件下容易受到抑制；另一类通过根系分泌麦根酸类植物铁载体（Deoxymugineic acid，DMA）活化螯合环境中的铁，并通过YS转运蛋白吸收麦根酸-Fe复合体，该过程受pH影响小因而具有强大的生态优势。

经过30多年研究，日本Motofumi Suzuki博士和东京大学研究团队以植物铁载体DMA结构和功能为依据，化学合成了一种新型的生物环境友好和低成本铁螯合剂PDMA (proline-2′-deoxymugineic acid)，能够有效矫治水稻和黄瓜在水培及盆栽试验条件下的缺铁黄化，并促进生长。然而，PDMA在田间条件下对双子叶植物的铁营养和产量影响及其作用机制仍不清楚。

近日，中国农业大学资源与环境学院左元梅教授课题组在Plant, Cell & Environment上发表了题为“The active Fe chelator proline-2′-deoxymugineic acid enhances peanut yield by improving soil Fe availability and plant Fe status”的研究论文，系统阐述了新型铁螯合剂PDMA改善花生铁营养和提高产量的分子生理、生态调控机制及其应用途径。

研究人员利用基于天然植物铁载体DMA开发的新型铁螯合剂PDMA，对田间条件下花生的铁营养和产量影响及其机制进行研究，发现PDMA不仅有效活化花生根际的难溶性铁以提供足够的生物有效铁，更为重要的是PDMA显著提高花生根系中DMA转运蛋白AhYSL1的表达水平（该课题组前期研究工作，Xiong et al., 2013）。因此，PDMA通过促进AhYSL1表达在花生对铁的吸收中发挥重要作用。值得注意的是，在田间条件下施用PDMA不仅提高花生产量，也明显提高籽粒微量元素含量，实现了油料作物的生物强化。

该研究首次证明PDMA在田间条件下的石灰性土壤中有效改善花生铁营养、产量和籽粒微量元素富集，并从分子生理和生态水平阐明其通过提高根际铁的生物有效性、调控花生DMA-铁吸收基因的高效表达从而改善铁营养、产量和品质，为未来通过根际调控实现土壤-作物生物学功能的系统提升和生物强化促进人类营养健康提供了理论依据，也为开发环境生物友好和低成本微量元素肥料的绿色农业发展提供了理论和技术支撑。

王天琪和王南麒博士为论文共同第一作者，课题组其他研究生卢巧芳、王坤光、朗珊珊、牛磊和日本Motofumi Suzuki博士参与了该项工作，该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

Xiong, H., Kakei, Y., Kobayashi, T., Guo, X., Nakazono, M., Takahashi, H., ... & Zuo, Y. (2013). Molecular evidence for phytosiderophore‐induced improvement of iron nutrition of peanut intercropped with maize in calcareous soil. Plant, Cell & Environment, 36(10), 1888-1902.

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/pce.14459

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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