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。