Польза железа для растений
Железо является важным микроэлементом почти для всех живых организмов, поскольку оно играет критическую роль в метаболических процессах, таких как синтез ДНК, дыхание и фотосинтез. Кроме того, многие метаболические пути активируются железом, и он является составной частью многих ферментов.
Дисбаланс между растворимостью железа в почве и потребностью в железе со стороны растения являются основными причинами хлороза железа. Биологическая активность железа, хотя и присутствует в большинстве хорошо аэрированных почв, низкая, поскольку в основном он образует крайне нерастворимые соединения железа (III) при нейтральных уровнях рН. Железо играет значительную роль в различных физиологических и биохимических путях у растений. Он служит компонентом многих жизненно важных ферментов, таких как цитохромы цепи переноса электронов, и, таким образом, он необходим для широкого спектра биологических функций. У растений железо участвует в синтезе хлорофилла, и это важно для поддержания структуры и функции хлоропластов.
Существует семь трансгенных подходов и комбинаций, которые можно использовать для увеличения концентрации железа в семенах риса. Первый подход заключается в повышении накопления железа в семенах риса путем экспрессии гена ферритина под контролем эндосперм-специфических промоторов. Второй подход заключается в повышении концентрации железа в рисе путем сверхэкспрессии гена никотианаминсинтазы (NAS). Никотианамин, который является хелатором катионов металлов, таких как Fe + 2 и цинк (Zn + 2), биосинтезируется из метионина через S-аденозилметионинсинтазу. Третий подход заключается в повышении концентрации железа в рисе и увеличении притока железа к семенам путем экспрессии гена переносчика Fe + 2-никотианамина OsYSL2. Четвертый подход к биообогащению железа включает усиление поглощения и транслокации железа путем введения генов, ответственных за биосинтез фитосидефоров семейства мугиновых кислот (МА). Пятый подход к увеличению поглощения железа из почвы — это избыточная экспрессия генов транспортера железа OsIRT1 или OsYSL15. Шестым подходом к усиленному усвоению и транслокации железа является избыточная экспрессия транскрипционного фактора OsIRO2, связанного с гомеостазом железа. OsIRO2 отвечает за регуляцию ключевых генов, участвующих в поглощении железа, связанного с МА. Седьмой подход к усиленной транслокации железа из флаговых листьев в семена использует нокдаун гена вакуолярного транспортера железа OsVIT1 или OsVIT2. В настоящем обзоре обсуждается токсичность железа для растений с точки зрения роста и метаболизма растений, взаимодействия металлов, механизмов получения железа, биообогащения железа, гомеостаза железа и растений, функции генов в улучшении урожая и взаимодействия микроэлементов.
