浙江大学发现乙烯参与拟南芥种子的铁储存过程

铁是动植物必需的微量元素，对生命活动的正常开展至关重要。植物种子是人类膳食铁的主要来源，同时种子中铁的储存会影响种子萌发后幼苗的生长发育和对营养逆境的响应；因此，提高种子的铁含量对人类的健康以及早期幼苗的发育均具有重要的意义。

《Journal of Integrative Plant Biology》7月2日在线发表了浙江大学生命科学学院植物所郑绍建教授课题组题为“Ethylene promotes seed iron storage duringArabidopsisseed maturation via ERF95 transcription factor”研究论文。该研究发现在拟南芥种子成熟过程中伴随着植物激素乙烯在果荚中的大量积累，其通过核心调控因子EIN3转录激活其下游的乙烯响应因子ERF95，后者进一步直接调控了铁蛋白基因FER1的表达，从而促进种子中铁的储存。

该研究发现ERF95在种子成熟过程中的表达量增加，并且其T-DNA插入突变体erf95-1种子中铁的积累明显减少，从而使其萌发后的幼苗早期生长对缺铁十分敏感，而过表达ERF95表现出相反的表型。通过转录组测序和RT-qPCR分析发现，FER1（编码铁蛋白ferretin）的表达在种子形成的中后期受到ERF95的调控。FER1的功能缺失突变体fer1-1同样表现出种子铁积累减少的表型，并且fer1-1 ERF95-OX呈现fer1-1的表型。进一步研究发现，ERF95与FER1启动子中的GCC-box结合并激活FER1的表达。此外，ERF95在种子成熟过程中的表达依赖于乙烯信号关键因子EIN3。EIN3的缺乏（ein3）会降低种子中的铁含量，而ERF95的过表达可以恢复ein3种子的铁存储。与此相一致，乙烯在种子成熟过程中的生物合成显著增加。同时，乙烯合成增加的突变体eto2也表现出种子铁积累提高的表型，说明乙烯信号参与调控种子铁的存储。因此，该研究发现乙烯通过EIN3-ERF95-FER1信号通路促进种子成熟过程中的铁累积。