【摘 要】
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铁(Fe)是所有生物必需的矿质元素，在细胞线粒体及植物细胞叶绿体电子传递过程中发挥重要的作用。但是，细胞内过量的铁由于会诱发羟基自由基破坏胞内组份而毒害细胞。植物细胞中
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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铁(Fe)是所有生物必需的矿质元素，在细胞线粒体及植物细胞叶绿体电子传递过程中发挥重要的作用。但是，细胞内过量的铁由于会诱发羟基自由基破坏胞内组份而毒害细胞。植物细胞中，铁不仪可以储存在铁蛋白(ferritin)中，还可储存在液泡中。已有的研究表明水稻具有多种铁转运蛋白，不仅可以从环境中直接吸收Fe3+，还可吸收Fe2+，但是对水稻液泡铁转运蛋白的研究尚不多见。目前，对谷类作物种子中铁含量生物强化的研究主要集中在异源特异性表达铁蛋白，而对利用液泡储存铁进行生物强化的研究尚不多见。 本研究中，利用同源克隆的方法，从水稻“中花11”中克隆了OsVIT1和OsVIT2。序列分析表明OsVIT1、OsVIT2与拟南芥液泡膜铁转运蛋白AtVIT1的氨基酸序列相似性分别为80.6％和79.8％；跨膜结构域分析预测OsVIT1和OsVIT2都具有五个跨膜结构域。实时荧光定量PCR分析表明，OsVIT1和Os VIT2在水稻的根、茎和叶中呈现低水平表达，在旗叶和旗叶鞘中呈现较高的转录表达水平；此外，OsVIT1在水稻根中呈现组成型表达，而OsVIT2在水稻根中的表达受到环境铁营养的严密调控，铁过量时受到诱导，铁缺乏时则受到抑制。酵母异源表达实验表明，OsVIT1和OsVIT2则能转运Fe2+和Zn2+；无论OsVIT1还是OsVIT2均不能转运Cd2+。Perls’染色和电感耦合等离子质谱(ICP-MS)分析表明：水稻突变体osvitl-1和osvit2-1糙米及种子胚中的铁、锌含量有极为显著的增加。进一步分析表明突变体中铁吸收和由根向茎的长途转运能力未发生变化，而是旗叶中铁和锌不能有效储存而“溢出”所致。此外，水稻旗叶和顶端节间的韧皮部渗出液中Fe/Zn含量显著增加，为确认我们的观点及利用这两个基因对水稻种子中Fe和Zn生物强化奠定基础。
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