铁元素是生物生长发育必需的微量营养元素，世界约三分之一的人口受到不同程度的缺铁造成的贫血困扰，严重缺铁亦可导致作物显著减产，而补充富含铁的谷物是缓解人体缺铁症状的有效途径。因此，深入了解作物对铁元素的吸收和调控机制有助于创制铁营养强化作物以有效改善人体缺铁性贫血等症状。缺铁诱导的bHLH转录因子(FIT)在拟南芥和水稻中调控铁的稳态，但其在玉米中的调控机制尚不清楚。
近日，中国农业科学院生物技术研究所联合中国农业科学院作物科学研究所及河北农业大学在The Crop Journal在线发表了题为“Regulatory mechanisms of iron homeostasis in maize mediated by ZmFIT”的研究论文。作者通过对Zmfit突变体的表型鉴定、转录组分析及ZmFIT蛋白的分子互作研究，阐明了ZmFIT调控玉米铁稳态的分子机制。
研究者发现，ZmFIT突变体表现出缺铁黄化表型，并且整个生育期均表现出生长严重受阻现象。对纯合材料进行铁含量及叶绿素含量的测定，确定ZmFIT突变影响玉米对铁的吸收（图1）。通过构建cDNA文库筛选出ZmFIT的互作蛋白ZmIRO2，并验证其相互作用（图2）。通过转录组分析筛选出ZmFIT调控的下游靶基因并通过实时定量PCR进行验证，进而通过LUC及EMSA实验证实ZmYS1及ZmNAS2为ZmFIT调控的下游靶基因（图3）。此外，比较拟南芥、水稻、玉米铁吸收调控机制的相似和不同之处绘制出玉米调控铁稳态的工作模型（图4）。该研究探明了ZmFIT与ZmIRO2互作调控ZmYS1和ZmNAS2的表达保持玉米铁稳态的分子机制，为培育富含铁元素的玉米新种质提供了理论依据。
作者和基金项目
中国农业科学院生物技术研究所李素贞助理研究员和中国农业科学院作物科学研究所马帅博士为该文共同第一作者，中国农业科学院生物技术研究所周晓今研究员和陈茹梅研究员为共同通信作者，河北农业大学已毕业硕士研究生李宇参与了相关工作，中国农业科学院作物科学研究所王天宇研究员提出宝贵意见。该研究得到国家重点研发计划项目（2021YFF1000304，2021YFD1200700，2023YFD1202900）和国家自然科学基金项目（32001550）的资助。该团队多年来开展玉米锌铁调控机制研究，为玉米锌铁高效育种提供了新基因资源，具有重要的理论及现实意义。
