亚硝酸盐及IAA与NO之间的网络对话在植物耐缺铁响应中的调控作用

在农业生产上，缺铁是作物生长的最大限制因子之一。如何提高作物的耐缺铁能力已成为植物营养学领域中的重要研究课题之一。最近有研究发现由硝酸还原酶（NR）系统合成的一氧化氮（NO）参与植物耐缺铁响应的调控，但对于缺铁条件下NR是如何增加NO的合成，仍未探明。项目申请人及其他学者先前的研究发现植物缺铁后，NR活性增强，生长素（IAA）含量增加，但亚硝酸还原酶活性则被抑制（有利于增加亚硝酸盐的积累）。基于亚硝酸盐是NR合成NO的底物，IAA可诱导NR活性增强这两种机理，本项目将以番茄为材料，通过化学处理和遗传学手段改变植物体内的亚硝酸盐及IAA含量，深入研究植物缺铁后，亚硝酸盐积累和IAA含量增加在促进NR合成NO中的贡献以及在植物耐缺铁响应调控中的作用，以期系统地揭示以NR为媒介的亚硝酸盐及IAA与NO之间的网络对话在植物耐缺铁响应中的调控机制。

在农业生产上，缺铁是作物生长的最大限制因子之一。因此，如何提高作物的耐缺铁能力已成为植物营养学研究中的重要课题之一。有研究发现由硝酸还原酶（NR）系统产生的一氧化氮（NO）参与植物耐缺铁响应的调控，但对于缺铁条件下NR是如何增加NO的合成仍还未探明。在本基金项目的资助下，我们发现植物体内的亚硝酸盐和IAA含量显著增加，亚硝酸盐作为NR合成NO的底物，而IAA通过NR和NO合成酶的共同作用促进了NO的合成。上述生理过程协同调控了铁还原酶活性、铁转运体的表达和侧根发育等耐缺铁响应的增强。此外，我们还发现，供应硝态氮营养也能通过诱导植物体内的NR活性来增加NO的合成，进而增强铁吸收系统IRT1的表达。鉴于IRT1也是负责镉吸收的主要通道之一，我开展了拓展性的研究，我发现与供应铵态氮相比，硝态氮显著增加了植物对镉的积累。通过本项目研究进一步完善了植物耐缺铁的调控机制，也为制定科学对策指导缺铁土壤和镉污染土壤的农业生产提供了新的技术途径和理论依据。