脱落酸通过PYLs–bHLH IVc–YSLs模块调控植物种子中的铁积累

《Proceedings of the National Academy of Sciences》：Abscisic acid regulates iron accumulation in plant seeds via the PYLs–bHLH IVc–YSLs module

铁吸收调控的ABA双重机制研究揭示种子发育中Fe稳态的分子互作与反馈平衡机制。摘要：

　　

重要性

铁（Fe）对植物生长和人类营养至关重要，但其积累必须受到严格调控以避免毒性。我们发现脱落酸（ABA）在平衡种子中铁稳态方面具有双重作用：在种子成熟过程中，ABA通过PYLs–bHLH IVc–YSLs模块抑制铁的运输；而铁缺乏会触发bHLH IVc介导的ABA生物合成和PYL表达的抑制，从而实现适应性铁储存。这种反馈机制解决了铁充足与毒性之间的矛盾，为通过生物工程改良作物以提高铁含量提供了新的策略——既解决了全球营养不良问题，又保证了种子的存活能力。

摘要

脱落酸（ABA）在种子发育中起着关键作用，但其在铁（Fe）稳态中的作用尚不明确。本研究揭示了PYLs–bHLH IVc–YSLs模块在拟南芥（Arabidopsis）中通过ABA依赖性机制抑制种子中铁积累的作用。在种子成熟过程中，ABA受体PYLs直接与bHLH34/104/115转录因子相互作用，阻止它们与YSL1/3启动子结合，从而抑制铁的运输。相反，铁缺乏会促使bHLH104/115抑制ABA2的表达，减少ABA的生物合成和PYL的表达，进而解除对YSL1/3表达的抑制——形成一个平衡铁和ABA水平的反馈回路。遗传分析证实，该模块控制着铁的吸收过程：ABA缺乏突变体（aba2-1、nced6-1）和pyr1 pyl124四重突变体积累的铁含量较高，而bhlh34 104 115突变体则表现出与ysl1 ysl3突变体相似的铁缺乏症状。我们的研究结果表明，ABA是一种双重调节因子：它在种子成熟过程中防止铁中毒，同时在铁缺乏时促进适应性铁储存。这一机制为通过生物工程改良作物以提高种子铁含量提供了新途径，有助于应对全球营养挑战。