玉米铁还原酶基因ZmFRO2的功能分析

Fe是植物生长发育过程中最重要的微量元素之一,植物缺铁会导致叶片黄化,进而影响产量。植物吸收转运铁共有两种机理,即机理I和机理II,相应的植物称为机理I植物和机理II植物,机理I植物主要包括双子叶植物和非禾本科单子叶植物,机理II植物主要包括禾本科植物。铁还原酶基因FRO(Ferric reduction oxidase)作为机理I植物中的关键基因已在多种植物中被发现与研究,包括禾本科植物水稻。为了解该基因在玉米中的功能,对玉米铁还原酶基因ZmFRO2进行了基因功能的分析,包括生物信息学分析、表达模式分析及亚细胞定位分析,证明了ZmFRO2具有铁还原酶的结构基础且与OsFRO1、MtFRO2、AtFRO6和AtFRO7具有较近的亲缘关系,ZmFRO2定位在质膜与胞质,该基因主要在叶片中大量表达,且该基因的表达受缺铁先诱导后抑制。另外,通过农杆菌介导的方法获得了过表达ZmFRO2玉米植株,对其进行铁还原酶活力及锌铁含量测定发现过表达ZmFRO2能够提高玉米根部铁还原酶活力,根部、叶片和籽粒的铁含量均有不同程度的升高。通过这些分析和测定为之后基因功能的深入研究奠定基础,进而为提高玉米铁含量提供新的功能基因和新途径。

植物铁还原酶基因FRO的研究进展

铁(Fe)是植物生长必需的微量元素,适宜的铁含量有利于植物的正常生长和发育。在吸收铁这一生理过程中,禾本科植物和非禾本科植物吸收铁的价态不同,并且铁在植物体内的运输过程也存在着二价与三价铁的相互转化。铁还原酶基因(Fe^3+chelate reductase,FRO)具有将三价铁还原成二价铁的功能。因此,在分子水平上研究FRO的具体功能具有非常重要的意义。综述了拟南芥、番茄、大豆、水稻、花生及蒺藜苜蓿等FRO基因在亚细胞定位、还原对象、诱导条件及调控或影响因素等方面的研究进展,以期为后续研究铁的吸收机制奠定理论基础。