水稻液泡铁转运蛋白OsVIT1和OsVIT2的双重敲除实验揭示了铁强化作用与铁过载耐受性之间的权衡关系

《Journal of Experimental Botany》：Double knockout of rice Vacuolar Iron Transporters OsVIT1 and OsVIT2 reveals a trade-off between iron biofortification and iron excess tolerance

水稻液泡铁转运蛋白OsVIT1和OsVIT2通过隔离铁元素抑制籽粒中铁积累，单突变体籽粒铁含量升高。在淹水土壤中，Fe2?过量积累，双突变体osvit1osvit2表现出籽粒铁含量显著增加，尤其在胚乳的种皮和胚芽部位，证实OsVITs调控种子内铁分布。根部铁吸收和旗叶铁转运对籽粒铁积累的贡献不同，双突变体铁过量敏感性增强，揭示铁生物强化与铁耐受性的权衡机制。研究强调在水稻生物强化策略中需兼顾铁过量耐受性，并确立OsVIT1和OsVIT2作为铁解毒关键组分。

　　

摘要

水稻（Oryza sativa L.）是全球一半人口的主要食物来源，但其缺乏铁（Fe）等必需营养素，这导致了普遍的铁缺乏问题。液泡中的铁转运蛋白OsVIT1和OsVIT2通过将铁隔离在植物的液泡中，限制了铁向籽粒的转运；这两个基因的单一突变体表现出较高的籽粒铁含量。水稻通常在淹水条件下种植，此时可溶性铁离子（Fe2?）会积累到有毒水平，这就引发了OsVIT1和OsVIT2是否也参与铁解毒的疑问。为了解答这个问题，我们培育了osvit1osvit2双突变体，并评估了它们对籽粒铁积累和铁过量耐受性的影响。双突变体在糙米中的铁含量增加，尤其是在盾片和胚芽中，这表明OsVIT蛋白在决定胚内铁的空间分布方面起着作用。根部的铁吸收促进了籽粒中铁含量的升高，而来自旗叶的铁转运则相对次要。值得注意的是，osvit1osvit2植株对铁过量表现出高度敏感性，这揭示了铁生物强化与铁过量耐受性之间的权衡。这些发现强调了在利用VIT基因进行铁生物强化策略时需要考虑铁过量耐受性的问题，并确立了OsVIT1和OsVIT2作为铁解毒关键成分的地位。

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