草莓FaFIT在拟南芥中异源表达促进根系铁吸收

作者：陈亚铎; 宋艳红; 李刚; 赵霞; 刘丽锋; 周厚成

来源：果树学报, 2022, 39(09): 1562-1572.

DOI：10.13925/j.cnki.gsxb.20220174

• 草莓
• FaFIT基因
• 铁吸收
• 表达分析

【目的】植物根系吸收铁受到碱性螺旋-环-螺旋（basic helix-loop-helix, bHLH）转录因子的调控，bHLH转录因子FaFIT在草莓中的功能未知，试验初步分析FaFIT基因在草莓根系铁吸收过程中调控作用。【方法】以红颜草莓为试材，基于根系缺铁胁迫转录组数据生物信息学分析结果，克隆草莓根系铁吸收运转调控基因FaFIT；结合实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）分析该基因在不同组织中的表达差异，通过转基因拟南芥进一步验证该基因的功能。【结果】从红颜草莓根系中克隆获得FaFIT基因序列，该基因mRNA编码区序列全长1020 bp，编码339个氨基酸。蛋白结构预测显示，FaFIT蛋白具有保守的HLH区域，属于bHLH转录因子家族。FaFIT基因启动子序列具有bHLH转录因子DNA结合元件、脱落酸（abscisic acid,ABA）等激素调控元件及干旱胁迫诱导元件，推测FaFIT基因可能受到上游b HLH转录因子、ABA和干旱等因素的调控和诱导。qRT-PCR分析显示，FaFIT基因在根系中特异性表达；FaFIT基因在根组织中受到缺铁、高pH值诱导后表达上调，但在铁过量胁迫时表达显著下调。通过FaFIT基因转化拟南芥，结果发现阳性株根系中与铁吸收相关的3个基因AtAHA2、AtFRO2和AtIRT1的表达水平均上调，且与3个基因相对应蛋白酶H+-ATPase（P-type）、铁还原酶（ferric-chelate reductase, FCR）、铁转运体（iron-regulated transporter,IRT）的酶活性均提高。同时，在pH=5.8和pH=8.0的1/2 MS培养基中转FaFIT基因拟南芥阳性株系根部Fe2+积累显著增加，叶片叶绿素含量提高。【结论】FaFIT基因通过调控AtAHA、AtFRO2和AtIRT1基因表达以及增强H+-ATPase（ptype）、FCR和IRT酶活性促进根系铁的吸收和积累，推测是草莓根系铁吸收和转运过程中的关键调控因子。

• 单位
  中国农业科学院郑州果树研究所