馬鈴薯鋅轉運蛋白基因StZIP12調控鋅吸收功能

索海翠 劉計濤 王 麗 李成晨 單建偉 李小波

廣東省農業科學院作物研究所 / 廣東省農作物遺傳改良重點實驗室, 廣東廣州 510640

人體缺鋅已成為非常普遍的公共健康問題。提高糧食作物可食用部位的鋅含量是緩解人體缺鋅的一條經濟而有效的途徑[1]。馬鈴薯是全球僅次于水稻、玉米和小麥的第四大重要糧食作物, 世界上已經有2/3的人口把馬鈴薯作為主糧消費, 全球每年消費馬鈴薯約為3.0～3.3億噸。中國是世界馬鈴薯生產和消費第一大國[2], 因此提高馬鈴薯塊莖中鋅含量, 對于緩解人體缺鋅的現狀具有積極意義。

鋅以Zn2+或有機復合物的形式從植物根部運輸到葉肉細胞, 參與各種生理生化過程; 也可以存儲在液泡中,避免過量Zn2+的傷害; 或者通過韌皮部再分配[3]。這些過程都與植物鋅轉運蛋白家族的調控密不可分[4]。因此, 從分子水平研究這些轉運蛋白家族在鋅吸收和分配的動態平衡中的作用, 有助于增加植物可食用部位的鋅含量。近年在擬南芥[5-12]、水稻[13-16]、苜蓿[4]和番茄[17]等植物中發現了多種鋅轉運蛋白家族, 并利用酵母互補技術或轉基因手段在水稻[16]、大麥[18-19]、木薯[20]等作物中開展了其調控機制的研究。鋅轉運蛋白家族按其功能不同可分為吸收蛋白和排出蛋白兩大類: 吸收蛋白主要有鐵調控轉運蛋白家族(Zinc-iron transporter protein, ZIP)[21]和自然抗性相關巨噬蛋白家族(Natural resistance associated macrophage protein, NRAMP)[22], 鋅吸收蛋白主要位于細胞質膜上, 功能是將Zn2+等二價陽離子跨膜運轉到細胞內, 參與植物細胞中多種生……