生物通報(bào)道：來(lái)自首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在缺鐵條件下高表達(dá)的新基因，并根據(jù)它的侏儒表型命名為 OsDPR（dwarf phenotype-related gene）。這種基因能抑制了轉(zhuǎn)基因植株的生長(zhǎng)，研究人員指出其抑制作用是通過(guò)影響細(xì)胞分裂實(shí)現(xiàn)的。
在植物中, 鐵作為一種關(guān)鍵的微量營(yíng)養(yǎng)元素發(fā)揮電子供體與受體的作用, 并且作為許多金屬酶的功能性組分參與重要的生物化學(xué)反應(yīng), 例如呼吸作用和光合作用。然而, 過(guò)量的鐵會(huì)導(dǎo)致羥基自由基的產(chǎn)生, 使生物分子受損從而影響植物生長(zhǎng)。因此, 維持鐵在植物體內(nèi)的平衡非常重要。由于鐵在中性和堿性土壤環(huán)境中非常難溶, 所以不容易被植物吸收。可見(jiàn)鐵的吸收和利用在植物中是一個(gè)高度協(xié)調(diào)和調(diào)控的過(guò)程。此前這一研究組對(duì)加鐵和缺鐵誘導(dǎo) 5天的水稻根進(jìn)行轉(zhuǎn)錄水平的芯片分析, 在全部10531條序列中發(fā)現(xiàn)451條cDNA序列差異表達(dá), 其中 203 個(gè)基因在缺鐵條件下表達(dá)上調(diào), 248 個(gè)基因表達(dá)下調(diào)。通過(guò)生物信息學(xué)分析及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索, 研究人員對(duì)這些缺鐵上調(diào)基因進(jìn)行了初步的功能鑒定。
從中研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在缺鐵條件下高表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本，之后研究人員通過(guò)生物信息學(xué)方法分析并確定了該基因的序列, 經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)檢索未發(fā)現(xiàn)與其相似的蛋白。作為一個(gè)功能未知的新基因, 研究組根據(jù)它的侏儒表型命名它為 OsDPR（dwarf phenotype-related gene）。在這篇文章中，研究人員從水稻根中克隆OsDPR基因, 使其在轉(zhuǎn)基因煙草和水稻中過(guò)量表達(dá)。通過(guò)表型觀察發(fā)現(xiàn), 轉(zhuǎn)基因植株的地上和地下部分與野生型相比較短, 說(shuō)明 OsDPR 與植物生長(zhǎng)調(diào)控有關(guān)。
一般情況下, 抑制植物生長(zhǎng)的各種因素通過(guò)參與調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)或細(xì)胞分裂而發(fā)揮作用。因此,研究人員又觀察了轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞大小以及轉(zhuǎn)基因BY-2煙草懸浮細(xì)胞的增殖情況, 結(jié)果發(fā)現(xiàn) OsDPR 過(guò)表達(dá)影響了細(xì)胞分裂, 而細(xì)胞大小并未受到影響。另外, 參與細(xì)胞周期調(diào)控的CyclinD2.1在轉(zhuǎn)基因煙草中低表達(dá), 進(jìn)一步說(shuō)明了 OsDPR 通過(guò)影響細(xì)胞分裂抑制植物生長(zhǎng)。研究人員認(rèn)為這種抑制作用可能是植物在缺鐵環(huán)境中的一種適應(yīng)性表現(xiàn)。植物經(jīng)過(guò)多年的進(jìn)化逐漸形成了一系列應(yīng)對(duì)不良環(huán)境的機(jī)制，在缺鐵條件下, 植物中一些鐵代謝相關(guān)基因如IRT1 和 FRO1 高表達(dá), 從而增加植物吸收鐵的效率。另外, 在形態(tài)上也會(huì)產(chǎn)生一些變化, 比如根毛增多增長(zhǎng), 使吸收鐵的面積擴(kuò)大。一方面, 植物主動(dòng)增強(qiáng)吸收鐵的能力; 另一方面, 植物可能降低對(duì)鐵的消耗, 以zui低的營(yíng)養(yǎng)損耗來(lái)維持自身的生長(zhǎng)。
因此研究人員推測(cè)水稻基因OsDPR在這種“節(jié)約”的機(jī)制中發(fā)揮作用。也就是說(shuō), 當(dāng)鐵供應(yīng)不足時(shí), OsDPR 使植物生長(zhǎng)速率減慢, 從而降低對(duì)營(yíng)養(yǎng)的消耗, 使得植物以zui低的成本維持生存。所以, OsDPR 在缺鐵環(huán)境中可能對(duì)水稻起到了一定的保護(hù)作用。