揭示了拟南芥转录因子bHLH121调控铁稳态分子机制

来源：植物科学最前沿

原标题： Plant cell|法国农业科学研究院Christian Dubos团队揭示了拟南芥转录因子bHLH121调控铁稳态分子机制

铁元素作为植物生长发育所必须的微量元素之一，是参与许多基本生物过程关键酶的辅因子，因此铁稳态的失衡往往会造成植物产量、质量的大幅度下降。以往的研究表明，至少有16个bHLH转录因子形成错综复杂的调控网络紧密参与到铁稳态的调节。通过遗传学和一系列分子实验证明，FIT/bHLH29和ILR3/bHLH105是铁稳态调控网络的两个关键节点(Ivanov et al., 2012; Zhang et al., 2015; Tissot et al., 2019)，因此针对这两个关键基因进一步展开对揭示铁稳态调控分子机制具有重要意义。

2019年11月28日，法国农业科学研究院Christian Dubos团队在知名杂志Plant Cell上在线发表铁稳态调控最新研究论文《The Transcription Factor bHLH121 Interacts with bHLH105 (ILR3) and its Closest Homologs to Regulate Iron Homeostasis in Arabidopsis》。

该研究利用关键节点基因ILR3/bHLH105，通过Co-IP LC-MS/MS实验鉴定到一个互作蛋白bHLH121，进一步地通过酵母双杂交和BIFC实验证明bHLH121还可与bHLH34、bHLH104、bHLH115互作。研究者发现功能缺失型突变体bhlh121在铁缺陷条件下叶绿素合成减少、生长状态近乎停滞，而外施铁元素后即可恢复正常生长表型。进一步通过Chip实验研究发现，bHLH121是铁稳态调控网络大多数基因的激活因子，包括：bHLH38, bHLH39, bHLH100, bHLH101, POPEYE, BRUTUS，BRUTUS LIKE1,IRONMAN1，证明bHLH121在铁稳态调节过程中发挥着不可或缺的作用。此外，bHLH121在拟南芥各组织中组成型表达，且不受铁缺陷诱导表达，但铁元素的可利用性却改变了bHLH121蛋白在根部组织中的亚细胞定位，从而影响到铁元素的摄取与运输。该研究从铁稳态调控关键节点基因ILR3/bHLH105出发，发现了一系列bHLH121互作蛋白和靶标基因，进一步完善了植物铁稳态调控网络，为植物营养遗传改良育种工作提供了基因参考和理论借鉴。

参考文献：

Ivanov, R., Brumbarova, T., and Bauer, P. (2012). Fitting into the harsh reality: regulation of iron-deficiency responses in dicotyledonous plants. Mol Plant 5, 27-42.

Zhang, J., Liu, B., Li, M., Feng, D., Jin, H., Wang, P., Liu, J., Xiong, F., Wang, J., and Wang, H.B. (2015). The bHLH transcription factor bHLH104 interacts with IAA- LEUCINE RESISTANT3 and modulates iron homeostasis in Arabidopsis. Plant Cell 27, 787-805

Tissot, N., Robe, K., Gao, F., Grant-Grant, S., Boucherez, J., Bellegarde, F., Maghiaoui, A., Marcelin, R., Izquierdo, E., Benhamed, M., Martin, A., Vignols, F.,Roschzttardtz, H., Gaymard, F., Briat, J.F., and Dubos, C. (2019). Transcriptional integration of the responses to iron availability in Arabidopsis by the bHLH factor ILR3. New Phytol 223, 1433-1446

原文链接：

http://www.plantcell.org/content/early/2019/11/27/tpc.19.00541