Новый подход к обогащению риса железом
Дефицит железа (Fe) стал одним из факторов, ограничивающих качество и продуктивность растений во всем мире. Недавно было установлено, что семейство малых пептидов IMA (IRONMAN) играет положительную роль в реакции на дефицит Fe у Arabidopsis и риса (Oryza sativa). У риса были идентифицированы два гена OsIMA. Однако оставалось неясным, как именно OsIMA1 и OsIMA2 активируют реакцию на дефицит Fe.
В исследовании, опубликованном в Journal of Experimental Botany, ученые из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук показали, что IMA положительно регулирует гомеостаз Fe, взаимодействуя с белками OsHRZ (Haemerythrin Motif-Containing Really Interesting New Gene and Zinc-Finger Proteins), а искусственный пептид IMA, полученный из OsPRI1, полезен для биофортификации риса железом.
Чтобы проверить, взаимодействуют ли OsIMA1 и OsIMA2 с OsHRZ1 и OsHRZ2, исследователи провели дрожжевые двухгибридные анализы. Они обнаружили, что OsIMA физически взаимодействуют с OsHRZ в растительных клетках, причем C-концевые области OsIMA способствуют этим взаимодействиям, а последняя аминокислота A необходима для них.
Для дальнейшего изучения того, как OsIMA регулируют реакцию на дефицит Fe, исследователи создали трансгенные растения с гиперэкспрессией OsIMA1 (OsIMAox), в которых ген OsIMA1 находился под контролем промотора убиквитина кукурузы.
Они выяснили, что растения OsIMA1ox имитируют мутантные растения hrz1-2, а OsHRZ1 и OsHRZ2 способствуют деградации OsIMA. C-концевая область OsPRI необходима для взаимодействия с OsHRZ1 и OsHRZ2.
Ученые разработали искусственный малый пептид aIMA, который обладает способностью взаимодействовать с OsHRZ и может ими деградироваться. Действительно, в трансгенных растениях с гиперэкспрессией пептидов aIMA было достигнуто повышенное накопление Fe и нормальная фертильность. В отличие от сильного увеличения концентрации Fe у растений OsIMAox, у растений aIMAox было обнаружено умеренное повышение Fe.
«Стратегия с искусственным IMA может быть применена к другим видам растений, помимо риса. Наша разработка искусственного пептида IMA предоставляет новую стратегию для обогащения сельскохозяйственных культур железом», — заявил Лян Ган из XTBG.