版纳植物园揭示OsPRI1正调控水稻铁稳态的机制----中国科学院西双版纳热带植物园

近日，版纳植物园余迪求研究团队与梁岗研究团队联合在Plant Physiology上发表了题为“POSITIVE REGULATOR OF IRON HOMEOSTASIS 1 (OsPRI1) positively regulates iron homeostasis in rice”的研究论文。该研究通过植物分子生物学、遗传学及生物化学等方法鉴定了水稻OsHRZ1蛋白的一个泛素化底物OsPRI1，并进一步证实OsPRI1直接调控水稻的两个关键的缺铁响应因子OsIRO2和OsIRO3，这为后续开展培育富铁稻米品种提供了一定的理论基础。

OsPRI1功能缺失突变体的表型

　　铁是细胞正常生命活动所必需的矿质元素，缺铁直接影响农作物的产量和品质，同时也是引发人类缺铁性贫血的原因。稻米是全球近一半人口的主食，增加稻米的含铁量是改善人类健康状况的一个有效途径。鉴于此，研究水稻的缺铁响应以及水稻适应缺铁环境的分子机制可以为分子育种培育耐受缺铁土壤和富铁水稻品种提供理论基础。OsHRZ1是一个负调控水稻铁稳态的蛋白，它不仅可以结合铁离子，而且具有泛素化功能，因此被认为是水稻的铁感应蛋白。但是OsHRZ1调控水稻铁稳态的分子机制还不清楚。酵母双杂交实验筛选到OsHRZ1的一个互作蛋白OsPRI1，该蛋白的功能缺失导致水稻表现出强烈的缺铁症状，如叶片铁含量减少，根变短，植株黄化等。表达分析表明OsPRI1正调控许多缺铁响应基因的表达，如OsNAS1，OsNAS2，OsIRT1，OsYSL15，OsIRO2和OsIRO3等。酵母单杂和EMSA实验证实，OsPRI1直接调控OsIRO2和OsIRO3的表达。进一步实验表明OsPRI1蛋白受泛素化途径降解，而OsPRI1的降解在hrz1突变体里受到了严重的抑制。生化实验表明HRZ1可以与PRI1蛋白互作并泛素化后者。hrz1突变体表现出缺铁耐受表型，而pri1 hrz1的双突变则表现出较强的缺铁敏感表型，这表明OsPRI1在OsHRZ1下游起作用。这些研究结果证实OsPRI1是连接铁感应蛋白HRZ1和下游缺铁响应基因IRO2和IRO3的一个关键节点。