李庆懋，彭聪归，齐笑含，刘兴蕾，李臻园，李沁妍，黄立钰
DOI:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2024-0178
植物在长期的进化过程中，为了保证其正常生长发育，形成了缺铁响应机制来调控铁吸收，其中机制I是将Fe3+还原成Fe2+，通过吸收Fe2+为植物提供铁元素；机制II是通过释放铁载体（siderophores）螯合Fe3+进行铁吸收。与大多数禾本科植物不同，水稻长期生长在淹水环境中，土壤偏酸具有很好的还原条件，Fe2+相对充足，为了更高效地吸收铁，除了利用Mas螯合Fe3+吸收铁供给机体利用外，水稻还进化出了针对Fe2+的铁吸收机制（机制 I），即利用Fe2+转运蛋白OsIRT1和OsIRT2直接吸收土壤中的Fe2+。干旱、盐碱地等环境中，土壤pH值较高，铁元素主要以Fe3+形式存在，可溶性极低，难以被水稻利用，这时水稻主要以机制II调控Fe3+的吸收。如何提高水稻在缺铁环境下的铁吸收能力，是水稻生产和扩大水稻适应性面临的实际问题。
目前研究发现，植物铁载体受体蛋白能识别某些微生物分泌的铁载体，这类微生物铁载体可以作为铁螯合剂被植物所利用，促进植物铁吸收。植物内生菌存在于健康植物组织和器官内（包括真菌、细菌、放线菌等），与植物高度共生，具有调节和促进寄主植物生长发育和生理代谢的作用。其中，植物内生细菌具有丰富的嗜铁细菌资源，其通过分泌铁载体影响环境中的铁、锌等金属离子迁移，从而促进寄主的铁吸收。目前已知的微生物源铁载体大约有500种。然而，可被水稻高效利用的绿色稳定的微生物源铁螯合剂还较少。
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铁载体是微生物在胞内低铁浓度下分泌的螯合铁的物质，嗜铁细菌的来源广泛，可以从植物根际、土壤、海洋、人体、动物、植物体内等获得。嗜铁内生细菌能直接促进植物生长；能增进宿主植物对氮、磷等营养元素的吸收 ；还能增强植物抗逆性、抗病虫害。在现代农业实践中，利用内生菌调控宿主植物的生长发育是一种新型重要手段，也是一种对环境更友好的方法。来源于植物体内的嗜铁细菌与宿主植物在长期自然选择、协同进化的过程中，形成了稳定的共生关系。相对于其他来源的菌种资源，野生稻内生细菌和栽培稻之间存在着一定的相互作用，基因型可能互相作用于宿主植物和内生细菌之间，影响内生细菌定居的种类和数量。据已有报道，来源于野生稻的内生细菌，在水稻中具有显著促生效果。目前已报道嗜铁细菌对很多植物的铁吸收都有促进作用，这可能是植物的铁载体受体蛋白识别并利用某些微生物产生的铁载体，形成了植物 - 产铁载体微生物间的共生促进作用。
从198株菌株中筛选出了5株高效促进水稻吸收铁的产铁载体菌株，并首次将产铁载体菌株运用到分泌铁载体缺陷的水稻突变体材料中，其失绿症状缓解，提高了其体内叶绿素和铁的含量，明确了植物互作微生物所产的铁载体可以被水稻通过机理II吸收利用，可为水稻 - 微生物互作促进水稻铁吸收提供菌种资源和理论依据。
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