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[施臥虎] 真正的英雄——「鋼鐵人」

對植物來說鐵(Fe)是必要的礦物質元素,由於鐵元素在大多數土壤中(尤其是在鹼性土壤)的可用性極低,因此限制了天然植物群落的組成,更緊密牽連著正個農業生態中的作物產量。為了在這種條件下從土壤中吸收到足夠的鐵,包括阿拉伯芥在內的一些植物的根部會分泌一種苯丙烷類(phenylpropanoids)的化學物質,藉由此化合物螯合土壤中的鐵來降低其難以溶於水中的特性。施臥虎老師實驗室的研究發現將IMA1 和 IMA2 胜肽透過異位表現的方式能增加轉錄因子MYB72和東莨菪鹼 8-羥化酶(SCOPOLETIN 8-HYDROXYLASE, S8H)之基因表現可以誘導兒茶酚香豆素(fraxetin)的生合成和分泌兒茶酚香豆素(7,8-dihydroxy-6-methoxycoumarin),促進植物在鈣質土壤下的環境生長,此反應機制與環境的pH值息息相關(Gautam et al., 2021)。相反的,在此環境下,屬於細胞色素 P450 家族蛋白 CYP82C4 基因的轉錄受到強烈的抑制(CYP82C4蛋白能催化fraxetin羥基轉變為鐵黃素(sideretin),後者會與鐵形成不太穩定的複合物)。總結來說,不論是在酸性還是鹼性的實驗環境下IMA胜肽透過調控植物吸收鐵的上游基因從而使植物能普遍得適應各種土壤條件。這種調控模式可以從土壤中有效的吸收鐵進而賦予植物對鈣質土壤的耐受性。改變IMA 胜肽的表現的研究成果為產生能適應鈣質土壤的植物提供了遠景。

Gautam et al., 2021, Plant Physiology