JIA优先上线 | 中国农业科学院作物科学研究所克隆谷子铁吸收及运输基因可显著提高籽粒铁元素含量

该研究以谷子条纹叶突变体Siysl1为材料，克隆到植物铁螯合物转运蛋白编码基因SiYSL1。铁元素含量测定结果表明，Siysl1突变体苗期的根部、拔节期的茎和叶、穗部以及种子中的铁含量均显著低于野生型，但抽穗期叶片的F铁含量反而略高于野生型；组织化学染色显示，SiYSL1在幼苗根系和叶片的维管束中，以及小花、膨大的子房、胚乳基部和胚周围组织中特异性表达。这些结果表明，SiYSL1参与调控Fe的吸收及稳态，并在Fe向籽粒的转运过程中发挥着至关重要的作用。

通过对SiYSL1启动子中转录因子结合位点进行预测，结合穗部转录组比较分析，发掘到ERF家族、WRKY家族、B3家族的一些转录因子可能参与SiYSL1的表达调控。这些结果丰富了对植物铁稳态调控机制的认识。

该研究通过过表达SiYSL1基因，将水稻籽粒中铁元素含量提高了一倍以上，将谷子穗部铁元素含量提高了19.08%至42.20%。表明SiYSL1在作物铁生物强化育种中具有潜在应用价值。本研究为粮食作物的铁生物强化育种提供了新的基因资源，并为进一步认知作物种子中铁元素积累的机制提供了基础。