铁是所有生物体所必需的微量营养元素之一，缺铁不仅是植物正常发育的限制因子，而且是引发人类缺铁性贫血的重要原因。稻米是全球近一半人口的主食，通过生物强化途径增加稻米中微量营养元素的含量对于改善人类健康状况是一条经济有效的途径。 

　　IRONMAN（IMA，钢铁侠）是一类正调控铁稳态的一类小肽。为了验证水稻OsIMA是否可以提高稻米的铁含量，我们构建了过表达OsIMA1的水稻。表型分析发现，过表达OsIMA1水稻的种子铁含量显著增加，但育性降低，这严重减少了水稻产量。为了阐明水稻减产的原因，我们详细分析了OsIMA调控铁稳态的分子机理。我们发现OsIMA1和OsIMA2与水稻铁感知蛋白OsHRZ1和OsHRZ2互作，进一步研究表明OsIMAs C端的17个保守氨基酸负责与OsHRZs蛋白的互作。有意思的是，OsPRI都具有同一个类似于OsIMA的与OsHRZ互作的结构域。因此，OsIMA可能通过抑制OsHRZ与OsPRI的互作，从而起到保护OsPRI的作用。因此，我们将OsPRI1的C端区域设计为Artificial IMA（aIMA）。过表达aIMA后，水稻植株积累了更多的铁，而且育性并未降低（图1）。该项研究工作表明，通过人工设计IMA可在提高水稻铁含量的同时维持水稻产量。该研究为遗传改良提高水稻铁含量，定向培育富铁稻米提供了理论依据。 

　　相关研究成果以“IRONMAN interacts with OsHRZ1 and OsHRZ2 to maintain Fe homeostasis”为题发表在国际植物科学经典期刊Journal of Experimental Botany 上，版纳植物园植物矿质营养研究组已毕业硕士研究生彭凤、在读博士研究生李晨阳和已出站博士后路承凯为该论文共同第一作者，梁岗研究员为该论文的通讯作者。版纳园李扬副研究员和徐鹏研究员也参与了该工作。该研究得到了“西部之光西部交叉团队”和云南省应用基础研究计划的支持。   

　　图1、aIMA过表达植物的表型 （A）稻穗；（B）种子结实率；（C）铁浓度。WT，野生型水稻；aIMAox，过表达aIMA转基因水稻。