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GSNOR基因是一种主要的铁耐受性基因调节因子

2019-08-30 15:36:34  来源:驱动之家

铁是植物生长所必需的,但由于降雨大,通气能力差,许多酸性土壤会因过量的铁而中毒。在诸如西非和热带亚洲等洪水季节剧烈的国家,这可能对大米等主食的作物产量产生巨大的影响。

8月29日,索尔克研究所的科学家们发现了一种主要的铁耐受性基因调节因子,一种叫做GSNOR的基因。

“这是第一次发现一个基因及其天然变异体对铁的耐受性,”沃尔夫冈·布希副教授(Wolfgang Busch)说。“这项工作令人兴奋,因为我们现在了解了植物如何在压力大的条件下生长,例如高铁水平下,这可以帮助我们研究获得更多的抗性作物。”

在水稻等植物中,土壤铁水平升高会伤害作物中的脂肪和蛋白质,降低根系的生长能力,从而直接损害细胞。然而,一些植物似乎对高铁水平具有内在的耐受性;科学家想要了解其中的原因。

“我们相信这种抗性是有遗传机制的,但目前还不清楚是哪些基因造成的。”第一作者李宝海(音译)说,“为了研究这个问题,我们利用数百种不同植物的自然变异的力量,研究了对高铁水平的遗传适应性。”

科学家们首先测试了一种小型芥菜植物的一些菌株,观察铁抗性是否有自然变化。

一些植物确实对铁的毒性表现出耐受性,研究人员使用了一种叫做全基因组关联研究(GWAS)的方法来定位负责的基因。他们的分析指出,GSNOR基因是使植物和根在铁环境中生长的关键。

研究人员还发现,这种耐铁机制与一氧化氮的活性有关。

高水平的一氧化氮会降低植物根系对铁的耐受性,当植物没有GSNOR基因时,就会发生这种情况。GSNOR可能在一氧化氮代谢中起核心作用,并调节植物对细胞应激和损伤的反应能力。

这种一氧化氮机制和GSNOR基因也影响其他植物的耐铁性,如水稻和豆科植物,表明这种基因及其活性在许多植物中是至关重要的。

布希说:“通过鉴定这种基因及其赋予铁耐受性的基因变异,我们希望帮助水稻等植物在含铁水平较高的地区提高对铁的抵抗力。”

接下来,李将在中国浙江大学开办自己的实验室。他计划在水稻中找出相关的基因变异,并观察铁耐性变异能否提高其作物产量。

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