【解放日?qǐng)?bào)】有望解決“隱性饑餓”，上海科學(xué)家發(fā)現(xiàn)植物種子鐵含量關(guān)鍵基因
文章來(lái)源：分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 | 發(fā)布時(shí)間：2021-09-04 | 【打印】 【關(guān)閉】
鐵營(yíng)養(yǎng)缺乏是目前全球最嚴(yán)重的營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題之一，它會(huì)造成缺鐵性貧血病、兒童發(fā)育遲緩以及記憶力衰退等疾病。據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查顯示，全球約20億人面臨鐵缺乏引起的“隱性饑餓”問(wèn)題，其中又以孕婦和兒童最為嚴(yán)重。
中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心晁代印研究組，首次鑒定到植物中運(yùn)輸鐵元素的兩個(gè)關(guān)鍵基因，并發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)基因編碼蛋白能夠以類(lèi)似動(dòng)物神經(jīng)遞質(zhì)釋放的方式，將鐵運(yùn)輸關(guān)鍵小分子化合物分泌到細(xì)胞外，從而幫助植物體內(nèi)鐵、銅等離子的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，促進(jìn)它們?cè)谧蚜Ｖ械姆e累。9月4日，這一研究成果發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。
大多數(shù)植物來(lái)源的主食含鐵量極低，而且其中的抗?fàn)I養(yǎng)因子還會(huì)進(jìn)一步阻礙人體對(duì)鐵的吸收。植物中鐵元素向籽粒的運(yùn)輸依賴(lài)于一種植物特有的非編碼氨基酸NA。
有趣的是，NA也是促進(jìn)人類(lèi)和動(dòng)物鐵吸收的最佳增強(qiáng)劑，同時(shí)還有助于預(yù)防老年癡呆和高血壓，因此其在植物中的運(yùn)輸和積累不僅對(duì)于植物本身具有重要意義，對(duì)于人類(lèi)健康同樣具有重大價(jià)值。然而，NA在細(xì)胞中合成之后如何被運(yùn)送到細(xì)胞之外與鐵結(jié)合，如何與鐵一起共轉(zhuǎn)運(yùn)到籽粒，一直是植物營(yíng)養(yǎng)領(lǐng)域的未解之謎。
這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)擬南芥中兩個(gè)硝酸根/寡肽運(yùn)輸?shù)鞍准易宄蓡T，具有將NA分泌到細(xì)胞外的能力。如果缺失了它們，不僅會(huì)導(dǎo)致種子及幼葉等器官NA含量大幅度降低，同時(shí)也導(dǎo)致鐵、銅等元素含量的急劇降低。
出人意料的是，這兩個(gè)蛋白介導(dǎo)的NA分泌機(jī)制與常見(jiàn)植物物質(zhì)直接外排方式具有明顯不同：它們并不位于這類(lèi)蛋白常見(jiàn)的細(xì)胞表面，而是定位在細(xì)胞內(nèi)一種特殊的囊泡上。這兩個(gè)蛋白先將細(xì)胞質(zhì)中合成的NA裝載至這種特殊的囊泡，并進(jìn)一步利用囊泡將NA釋放到細(xì)胞外。這種物質(zhì)外排的方式與動(dòng)物的神經(jīng)遞質(zhì)的釋放方式極為相似，而這曾被認(rèn)為是動(dòng)物所特有的物質(zhì)運(yùn)輸方式。
此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了影響植物種子中的鐵、銅等離子運(yùn)輸和積累的關(guān)鍵基因，為解決人類(lèi)鐵營(yíng)養(yǎng)缺乏、改善人類(lèi)生命健康提供了全新視角和方案，同時(shí)也拓展了人們過(guò)去對(duì)于植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸方式的認(rèn)識(shí)，深化了人們對(duì)于植物和動(dòng)物界限的理解。
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