PCE | 中国科学院南京土壤研究所兰平课题组揭示铁对拟南芥缺磷诱导根毛生长的影响

磷是植物生长发育必需的大量元素之一。为了适应缺磷环境、提高磷吸收以及利用效率，植物形成了一系列适应机制。根毛是植物吸收矿质养分的重要特化细胞，缺磷条件下，大部分植物通过增加根毛的长度和/或密度以扩大根系与土壤的接触面积、提高磷吸收利用效率，探究缺磷诱导根毛生长的生理和分子机制对提高植物磷吸收效率至关重要。研究表明，植物对矿质养分胁迫的响应由多种元素稳态共同调控。在拟南芥中，铁广泛参与了缺磷条件下主根及侧根生长的调控，但铁是否参与以及如何调控缺磷诱导的根毛生长尚不清楚。

近日，中国科学院南京土壤研究所兰平课题组在Plant, Cell & Environment 上发表了题为“Impacts of iron on phosphate starvation-induced root hair growth in Arabidopsis”的研究论文，详细阐述了铁在缺磷条件下诱导根毛生长调控中的作用。

研究分析了磷充足以及磷缺乏条件下不同外源铁浓度对拟南芥根毛生长的影响，发现铁浓度对两种条件下根毛的生长均呈现显著的剂量效应，即最优的根毛生长需要最适的铁浓度，且铁浓度的改变均通过影响根系中的ROS水平从而调节根毛生长。进一步分析发现铁浓度依赖型的根毛生长在磷充足与磷缺乏条件下由不同途径所介导。

遗传学材料分析结果表明生长素和缺磷诱导响应的关键调控元件PHR1是铁调控缺磷诱导的根毛生长必需的，但铁浓度改变并不引起缺磷响应信号的改变。蛋白质组学以及生理实验结果显示缺磷条件下铁浓度改变显著影响了囊泡运输过程和生长素合成及运输过程。此外，由囊泡运输过程介导的生长素转运蛋白PIN2的再循环在缺磷条件下也受铁浓度改变影响。相应地，缺磷条件下pin2突变体的根毛对铁浓度改变的响应也显著弱于野生型。

以上结果表明，缺磷条件下，铁浓度影响了包括PIN2蛋白胞内循环在内的囊泡运输过程，从而影响根系的生长素水平及分布，进而调控根毛的生长。但缺磷条件下，特定的铁浓度及其介导的生长素信号是如何协同PHR1促进根毛生长的分子机制有待进一步研究。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14451

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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