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缺铁别怕!中研院发现「胜肽」帮助植物补铁

A生活沟 2020-07-30 915

IRONMAN(IMA)的新型小胜肽家族

中央研究院植物暨微生物研究所研究员施卧虎(Dr. Wolfgang Schmidt.)及博士后研究员卢毅(Dr. Louis Grillet)研究团队,发现了一种名为IRONMAN(IMA)的新型小胜肽家族,可帮助植物根部吸收外在环境中的铁。此发现可望解决人们因摄铁量不足所造成的缺铁性贫血,已初步于番茄实验中证实。研究成果于10月刊登于国际顶尖期刊《自然植物》(Nature Plants),并被选重点论文。

研究团队发现,小胜肽家族IMA存在于开花植物中,可透过在植物韧皮部中移动以传递信号,进而调节铁在植物体中的平衡状态。而所有IMA胜肽都含有一段共同序列,是使其可正常运作的关键。模式植物阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)的基因组即含有8个IMA基因。

CRISPR-Cas9基因剪辑技术 增加根部铁吸收率

首先,研究团队藉由CRISPR-Cas9基因剪辑技术将阿拉伯芥中的8个IMA基因产生突变,使其失去功能,结果得到了体型非常小且极度黄化的阿拉伯芥植株,这样的植株需要适时补充足够的铁才得以存活。接着,团队续将野生型阿拉伯芥和IMA基因被突变的阿拉伯芥相互嫁接,并发现位在地上部(茎、叶、花)的IMA1胜肽可促进根部铁的吸收,而IMAs胜肽则负责在植物体的地上部及地下部(根部)间传递长距离信息。因此,可推断IMAs可感知植物叶片中铁含量的状态,并传导讯息到根部,进而增强根部吸收铁的效率。

IMA胜肽仅在开花植物的基因组,不存在蕨类植物,藻类或真菌中,因此推测其出现在陆地植物进化的早期阶段。儘管IMA胜肽普遍存在于植物界中,但由于它们的大小和结构皆高度多变,因此尚未被认为是一个家族,其相对应基因也大多未被注解。

此方法开闢了产生富含铁的植物的新途径,不仅可增加阿拉伯芥种子中的铁含量,应用在番茄植株后,亦增加了番茄果实中的铁含量。

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