植物铁营养的分子生物学机制研究进展VIP免费

高等植物植物铁营养的分子生物学机制研究进展王晓锋（西南大学资源环境学院微生物专业重庆400715）摘要：铁是地壳中含量最丰富的四大元素之一，但由于其在土壤中主要以不溶性氧化铁和氢氧化铁的形式存在，很难被植物吸收，植物必须通过一定的生理生化机制来溶解铁，使之形成可供吸收的可溶性化合物，加以吸收，随后通过食物链提供个人类和其他动物机体。植物吸收铁机制主要有机制I、机制Ⅱ，以及最新提出的机制Ⅲ—吞噬系统，本文综述了与植物吸收铁元素相关的机制的研究进展以及植物在缺铁胁迫下的生理生化模式研究，同时，对植物缺铁中的信号物质的探索和研究进行了总结回顾，对植物铁素营养研究的前景作了展望，并结合相关专业提出了新的想法，为之后的研究打好坚实基础。关键词：植物；铁营养；机制；胁迫；基因ResearchAdvancesinMolecularMechanismofIronNutritionofPlantsWangXiaofeng（CollegeofResource&Environment,SouthwestUniversity.Chongqing400715）Abstract：Ironisthemostabundantcrustalelementofthefour,butmainlyinthesoilofitsinsolubleironoxideandironoxideintheformofhydrogenisdifficulttobeabsorbedbyplants,plantsmustbesomephysiologicalandbiochemicalmechanismstodissolvetheiron,sothattheformationofsolublecompoundsavailableforabsorption,tobeabsorbed,andthenthroughthefoodchaintoprovidepersonalbodytypeandotheranimals.MechanismofplantstoabsorbironamechanismI,mechanismⅡ,andthelatestproposedmechanismⅢ-phagocyticsystem,thispaper,andplantuptakemechanismofiron-relateddevelopmentsandplantsintheirondeficiencystressofthephysiologicalandbiochemicalmodel,whileofironinplantmaterialexplorationandresearchsignalsasummaryreviewofIronNutritiononthestudyofplantprospectsaredescribed,combinedwithrelatednewideasputforwardforlayingasolidfoundationforlaterstudy.Keyword：plant;ironnutrition;mechanism;gene;stress0前言铁是人们最早发现的微量元素，发现至今已有两千多年的历史。铁在地球上现存的原核生物和真核生物的生命活动中具有不可替代的功能。植物的铁素营养早在1843年就有人发现并作了相关研究。Gris发现生长在石灰性土壤上的葡萄叶片失绿症与缺铁有关。之后经过Sachs和Molisch研究，认为铁元素在植物正常生长发育中有重要作用，但是需求量很小，并随后将其确定为植物生长的必需微量元素，这也是最早发现的植物必需营养元素。相对于植物氮、磷、钾、钙、镁、硫等元素吸收量而言，植物对铁的吸收比较小，大约为10-9～10-4mol/L，正常叶片的铁含量只有50~100μg/g。作为植物必需的微量元素之一，植物一旦缺铁，后果严重。一般轻度缺铁会影响植物叶绿素的合成，导致叶片失绿，光合速率降低；而严重缺铁时，叶绿素合成可能完全停止，新叶变黄，生物量大幅度下降。植物缺铁不仅影响植物的生长发育，造成巨大的经济损失，而且也能够通过食物链而影响动物和人类对铁的吸收，从而导致贫血病的发生[1]。植物缺铁症是一个严重的世界性的植物营养失调问题。在许多国家的干旱、半干旱地区的石灰性土壤上广泛存在着植物缺铁问题，在盐碱土上植物也往往发生缺铁现象。据统计，全世界约有40%的土壤缺铁。北美大陆、地中海沿岸、前苏联南部、南美的部分地区都严重缺铁。而我国出现植物缺铁的区域也比较多，尤其是在四川盆地，北至内蒙古高原，东至淮北平原，西到黄土高原及甘肃、青海、新疆，都有植物缺铁现象的发生。引起植物缺铁有三方面的原因：首先是土壤中有效性的铁元素的含量低，导致植物缺铁；其次，环境条件限制，尤其是目前土壤污染严重，导致铁元素的吸收受阻；最后，最重要的原因是植物本身对铁素的吸收的能力不同。然而，在我国土壤缺铁虽然只在一定的土类和地区存在，但由于总面积较大，而且人们试图通过使用一些含铁素的肥料来解决该问题的过程中，遇到了土壤条件的加大限制，所以植物铁营养失调成为全世界普遍关注的问题，尤其是对植物铁素营养的机制的研究成为本世纪初的一个热点问题，并且目前也已经发...