浙江大學發現乙烯參與擬南芥種子的鐵儲存過程

鐵是動植物必需的微量元素，對生命活動的正常開展至關重要。植物種子是人類膳食鐵的主要來源，同時種子中鐵的儲存會影響種子萌發后幼苗的生長發育和對營養逆境的響應；因此，提高種子的鐵含量對人類的健康以及早期幼苗的發育均具有重要的意義。

《Journal of Integrative Plant Biology》7月2日在線發表了浙江大學生命科學學院植物所鄭紹建教授課題組題為“Ethylene promotes seed iron storage duringArabidopsisseed maturation via ERF95 transcription factor”研究論文。該研究發現在擬南芥種子成熟過程中伴隨著植物激素乙烯在果莢中的大量積累，其通過核心調控因子EIN3轉錄激活其下游的乙烯響應因子ERF95，后者進一步直接調控了鐵蛋白基因FER1的表達，從而促進種子中鐵的儲存。

該研究發現ERF95在種子成熟過程中的表達量增加，并且其T-DNA插入突變體erf95-1種子中鐵的積累明顯減少，從而使其萌發后的幼苗早期生長對缺鐵十分敏感，而過表達ERF95表現出相反的表型。通過轉錄組測序和RT-qPCR分析發現，FER1（編碼鐵蛋白ferretin）的表達在種子形成的中后期受到ERF95的調控。FER1的功能缺失突變體fer1-1同樣表現出種子鐵積累減少的表型，并且fer1-1 ERF95-OX呈現fer1-1的表型。進一步研究發現，ERF95與FER1啟動子中的GCC-box結合并激活FER1的表達。此外，ERF95在種子成熟過程中的表達依賴于乙烯信號關鍵因子EIN3。EIN3的缺乏（ein3）會降低種子中的鐵含量，而ERF95的過表達可以恢復ein3種子的鐵存儲。與此相一致，乙烯在種子成熟過程中的生物合成顯著增加。同時，乙烯合成增加的突變體eto2也表現出種子鐵積累提高的表型，說明乙烯信號參與調控種子鐵的存儲。因此，該研究發現乙烯通過EIN3-ERF95-FER1信號通路促進種子成熟過程中的鐵累積。