Neue Strategie zur Eisenanreicherung in Reis

Eisen(Fe)-Mangel ist zu einem der Faktoren geworden, der die Pflanzenqualität und -produktivität auf der ganzen Welt einschränkt. Es wurde kürzlich berichtet, dass IMA (IRONMAN), eine Familie kleiner Peptide, eine positive Rolle bei der Fe-Mangelreaktion in Arabidopsis und Reis (Oryza sativa) spielt. In Reis wurden zwei OsIMA-Gene identifiziert. Es war jedoch noch unklar, wie OsIMA1 und OsIMA2 die Fe-Mangelreaktion in Reis aktivieren.

In einer Studie veröffentlicht in der Zeitschrift für experimentelle Botanikzeigten Forscher des Xishuangbanna Tropical Botanical Garden (XTBG) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, dass IMA die Fe-Homöostase positiv reguliert, indem es mit OsHRZs (Haemerythrin Motif-Containing Really Interesting New Gene and Zinc-Finger Proteins) und einem künstlich abgeleiteten IMA-Peptid interagiert von OsPRI1 ist nützlich für die Fe-Biofortifikation in Reis.

Um zu überprüfen, ob OsIMA1 und OsIMA2 mit OsHRZ1 und OsHRZ2 interagieren, führten die Forscher Hefe-Zwei-Hybrid-Assays durch. Sie fanden heraus, dass OsIMAs physisch mit OsHRZs in Pflanzenzellen interagieren und die C-terminalen Regionen von OsIMAs zu den Wechselwirkungen mit OsHRZs beitragen und die letzte Aminosäure A notwendig ist.

Um weiter zu untersuchen, wie OsIMAs die Fe-Mangelreaktion regulieren, erzeugten die Forscher OsIMA1-überexprimierende transgene Pflanzen (OsIMAox), in denen das OsIMA1-Gen vom Mais-Ubiquitin-Promotor angetrieben wurde.

Sie fanden heraus, dass OsIMA1ox-Pflanzen die hrz1-2-Mutantenpflanzen imitieren und OsHRZ1 und OsHRZ2 den Abbau von OsIMAs fördern. Die C-terminale Region von OsPRIs ist für die Wechselwirkungen mit OsHRZ1 und OsHRZ2 erforderlich.

Sie entwickelten ein künstliches kleines Peptid, aIMA, das die Fähigkeit besitzt, mit OsHRZs zu interagieren und von OsHRZs abgebaut werden kann. Tatsächlich wurden die erhöhte Fe-Akkumulation und die normale Fruchtbarkeit in den transgenen Pflanzen erreicht, die aIMA-Peptide überexprimieren. Im Gegensatz zum starken Anstieg der Fe-Konzentration in den OsIMAox-Anlagen wurde der moderate Fe-Anstieg in den aIMAox-Anlagen festgestellt.

„Die künstliche IMA-Strategie kann auf andere Pflanzenarten neben Reis angewendet werden. Unsere Erforschung eines künstlichen IMA-Peptids bietet eine neue Strategie für die Fe-Anreicherung in Nutzpflanzen“, sagte Liang Gang von XTBG.