Найден недостающий белок-транспортер: как рис распределяет железо по молодым листьям

от

Железо (Fe) является важным микроэлементом для здорового роста растений, включая такие основные культуры, как рис. Его дефицит остаётся распространённой проблемой в сельском хозяйстве, снижая урожайность, поскольку приводит к нарушению фотосинтеза, дыхания и азотного обмена. Поэтому разработка механизмов, обеспечивающих эффективное усвоение и использование Fe растениями, особенно на щелочных почвах, имеет большое значение для глобальной продовольственной безопасности.

Поступление Fe в корни — только первый шаг

Доставка минерала в корни — это лишь начало. Железо должно быть правильно распределено по всему растению, особенно в молодые листья, развивающиеся зёрна и другие активно растущие ткани. Этот процесс облегчается за счёт узлов растения, которые функционируют как центральные транспортные узлы для минералов благодаря своей специализированной сосудистой системе.

Узлы должны тщательно распределять Fe между увеличенными сосудистыми пучками (EVB), которые снабжают старые части растения, и диффузными сосудистыми пучками (DVB), которые транспортируют питательные вещества в новые ткани.

Идентификация недостающего звена

Несмотря на многочисленные исследования этих процессов, белок-транспортер железа, отвечающий за высвобождение Fe в DVB, оставался загадкой — до недавнего времени.

В недавнем исследовании группа учёных из Университета Окаяма (Япония) под руководством профессора Цзянь Фэн Ма успешно идентифицировала это недостающее звено. Их статья, опубликованная онлайн в журнале Nature Communications 11 ноября 2025 года, в соавторстве со Шэн Хуаном и Наоки Ямадзи, подробно описывает функцию недавно охарактеризованного белка под названием OsIET1 (Oryza sativa Iron Efflux Transporter 1).

Функция OsIET1

Исследователи сосредоточились на гене OsIET1 после того, как профилирование экспрессии генов показало его высокую экспрессию в узлах. Используя различные молекулярно-клеточные аналитические методы, команда сначала определила, что OsIET1 кодирует белок, который локализуется в плазматической мембране, в отличие от его близких гомологов.

Затем с помощью функциональных анализов команда продемонстрировала, что OsIET1 действует как эффлюкс-транспортер для двухвалентного железа, то есть активно перекачивает Fe из клетки. Было обнаружено, что его экспрессия специфична для ксилемы региона DVB, где Fe необходимо повторно загрузить для распределения в развивающиеся ткани.

Чтобы подтвердить его биологическую роль, исследователи создали линии риса с нокаутом, в которых ген OsIET1 был инактивирован. У этих мутантных растений были обнаружены явные признаки неправильного распределения железа: уровни Fe значительно снижались в молодых листьях и зёрнах, но заметно накапливались в узлах и старых листьях.

На вегетативной стадии у новых листьев развилась форма пожелтения, известная как хлороз. На репродуктивной стадии у мутантных растений наблюдались проблемы с ростом и, что наиболее важно, значительное снижение урожайности зерна.

В целом, идентификация OsIET1 заполняет важный пробел в знаниях, завершая картину того, как рис управляет доставкой Fe и определяет приоритеты. «Учитывая ключевую роль узлов в распределении минералов, наши результаты показывают, что OsIET1 опосредует межсосудистый перенос Fe, обеспечивая предпочтительную доставку Fe в развивающиеся ткани и тем самым способствуя оптимальному росту и продуктивности растений», — отмечает профессор Ма.

Значение для сельского хозяйства

Это исследование имеет интересные последствия для управления и развития сельскохозяйственных культур. OsIET1 теперь представляет собой ценную молекулярную мишень для селекционных программ и усилий по генной инженерии. Манипулируя или оптимизируя этот транспортер, учёные потенциально могут улучшить распределение Fe внутри растений риса, что приведёт к созданию более устойчивых к железодефицитным почвам культур.

Примечательно, что эта работа также открывает новые возможности для изучения транспортеров Fe. «Другие гомологи OsIET1 остаются не охарактеризованными. Исследование субклеточной локализации этих гомологов может дать дополнительное представление о различных ролях этого клона в транспорте Fe в будущем», — заключает профессор Ма, предполагая, что впереди ещё много открытий в области транспорта минералов у растений.

Предоставлено
[Университет Окаяма](https://phys.org/partners/okayama-university/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте