Abstract
摘 要
2024年12月26日， Plant Communications 在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心晁代印研究组应邀撰写的题为“Barriers and Carriers for Transition Metal Homeostasis in Plants”的长篇综述文章。该文对植物中过渡金属稳态平衡的调控机制做了系统性的总结和前景展望，介绍了扩散屏障、运输蛋白以及相关协助因子对金属离子转运和稳态的调控作用，并讨论了这些进展对作物育种和人体健康的潜在意义和指导作用。
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101235
研究背景
生命的起源和演化伴随着对矿质元素的利用和竞争，而对金属离子的利用是其中关键一步。过渡金属是一类具有高化学活性的金属，包括了植物必需金属元素（如铁、锌、铜、镍等）以及有毒元素（如镉、铅等），是影响植物生长和发育的关键因子。它们不仅关系着植物的生长、繁衍和环境适应性，同时还决定这粮食的产量和质量，对于人类身体健康更是至关重要。然而，植物中过渡金属的稳态调控极为复杂， 多样性的细胞结构、协助分子以及转运蛋白通过或协同、或拮抗的方式共同维持了不同过渡金属的在不同细胞内的稳态平衡，因此相关研究一直是植物学研究的重点和难点。
Fig.1 Nicotianamine (NA)介导的金属离子转运
研究进展
本文将影响离子稳态平衡的因素分为离子屏障系统（如凯氏带、木栓质片层、区隔化细胞器等）和促离子转运系统（如转运蛋白、囊泡运输、金属伴侣蛋白、小分子螯合物等），并详细综述了有关这些障碍和转运组分及其调控过渡金属离子稳态机制的最新进展。其中，强调了小分子螯合物nicotianamine在协助金属离子根部吸收、胞内转运、木质部运输、韧皮部运输和种子运输中的独特作用（Fig.1）。此外，该文探讨了这些障碍和转运组分在环境适应中的作用，包括应对光、土壤pH、干旱、盐碱和营养缺乏等非生物胁迫以及病原和共生微生物等生物胁迫的适应性机制（Fig.2）。最后，综述讨论了当前金属离子稳态研究面临的挑战，并未未来作物中的研究指明了方向。
Fig.2 Barriers 和 Carriers 在环境适应中的作用
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