铁作为一种必需的营养元素，对植物的生长发育起着十分重要的影响。当受到外界缺铁胁迫时，植株主要采取以下两种策略去吸收土壤中的铁。一是单子叶禾本科植物，对于铁的吸收主要依赖于高效的螯合机制。另一类主要是指非禾本科植物，该类植物在缺铁的情况下首先会向根系分泌有机小分子以活化根系铁，然后再分别在Fe3+还原系统和Fe2+转运作用下促进根系对铁的吸收。当植物从土壤中吸收到足够的铁后需要将其通过长距离运输运送到其他组织器官中以供植物吸收和利用。已经报道的研究发现根系铁可以通过木质部运输途径向地上部运输，也可以以Fe3+的形式参与韧皮部的横向运输过程。但是目前为止有关植物体内铁长距离运输的调控机制和功能分析却尚不明确。
JIPB 近日在线发表了中科院南京土壤研究所、国科大现代农学院沈仁芳组题为“AtHAP5A regulates iron translocation in iron-deficientArabidopsis thaliana”的研究论文。该研究发现拟南芥中一个HAP5A转录因子可以直接与下游靶基因NAS1启动子区域的CCAAT序列结合来响应外界的缺铁胁迫，从而加速植物体内铁由根系向地上部运输的过程，最终缓解植株的缺铁症状，维持体内铁的供应平衡。
沈仁芳课题组研究发现HAP5A是一个受缺铁诱导的基因，HAP5A功能缺失后会阻碍植物根系的铁向地上部运输，从而导致新叶的黄化。进一步遗传分析发现，hap5a突变体背景下NAS1的表达量显著降低且不受外界铁环境的影响。酵母单杂交和CHIP实验也表明HAP5A可能通过与下游靶基因NAS1启动子CCAAT区域相结合来响应缺铁胁迫，而在hap5a突变体中过表达NAS1后可以回补这种缺铁黄化的现象。因此，该研究揭示了一个植物中调控缺铁信号的关键基因，同时也揭示了NA在植物响应缺铁胁迫时的作用。
沈仁芳课题组近年来在拟南芥响应缺铁胁迫的研究中取得了一系列进展，揭示了腐胺、氯化钠和高铵等参与拟南芥耐缺铁的分子机制（Zhu et al. 2016；Zhu et al. 2017；Zhu et al. 2019）。这篇论文进一步揭示了NA在拟南芥抗缺铁胁迫过程中的重要意义。副研究员朱晓芳博士为该论文的第一作者，沈仁芳研究员为通讯作者。该研究得到了中科院青年创新促进会，国家自然科学基金以及中科院先导专项的资助。
1. Zhu XF, Wang B, Zheng SJ, Shen RF*. 2016. Putrescine alleviates Fe deficiency via NO-dependent reutilization of root cell wall Fe inArabidopsis thaliana.Plant Physiology. 170: 558-567
2. Zhu XF, Wu Q, Zheng L, Shen RF*. 2017.NaCl alleviates iron deficiency through facilitating root cell wall iron reutilization and its translocation to the shoot inArabidopsis thaliana.Plant and Soil. 417(1-2): 155-167
3. Zhu XF, Dong XY, Wu Q, Shen RF*. 2019. Ammonium regulates Fe deficiency responses by enhancing nitric oxide signaling inArabidopsis thaliana.Planta. 1-14
