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植物缺鐵怎麼辦?中研院新發現 「鋼鐵人」能幫補鐵

2018-11-09 17:17

〔記者吳亮儀/台北報導〕不只人類,植物也會缺鐵;而可食用植物缺鐵也會讓人類吃下肚後難攝取鐵質。中研院研究發現,一種名為IRON MAN(IMA)的新型小胜肽家族,可幫助植物根部吸收外在環境中的鐵。

由中央研究院植物暨微生物研究所研究員施臥虎(Dr. Wolfgang Schmidt)及博士後研究員盧毅(Dr. Louis Grillet)領導的研究團隊發現,小胜肽家族「IMA」存在開花植物中,可透過在植物韌皮部中移動來傳遞信號,進而調節鐵在植物體中的平衡狀態。

所有IMA胜肽都含有一段共同序列,是使其可正常運作的關鍵。模式植物阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)的基因組即含有8個IMA基因。

研究團隊藉由基因剪輯技術,將阿拉伯芥中的8個IMA基因產生突變,使其失去功能,結果得到了體型非常小且極度黃化的阿拉伯芥植株,這樣的植株需要適時補充足夠的鐵才得以存活。

接著團隊續將野生型阿拉伯芥和IMA基因被突變的阿拉伯芥相互嫁接,並發現位在地上部(莖、葉、花)的IMA1胜肽可促進根部鐵的吸收,而IMAs胜肽則負責在植物體的地上部及地下部(根部)間傳遞長距離信息。

因此可推斷IMAs可感知植物葉片中鐵含量的狀態,並傳導訊息到根部,進而增強根部吸收鐵的效率。

IMA胜肽僅在開花植物的基因組不存在蕨類植物、藻類或真菌中,因此推測其出現在陸地植物進化的早期階段。儘管IMA胜肽普遍存在於植物界中,但由於它們的大小和結構皆高度多變,因此尚未被認為是一個家族,其相對應基因也大多未被註解。

研究團隊認為,這發現可望解決人們因攝鐵量不足所造成的缺鐵性貧血,已初步於番茄實驗中證實。研究成果於10月刊登於國際頂尖期刊《自然植物》(Nature Plants),並被選為重點論文。

番茄橫切面的染色對比圖,顏色越深表示鐵含量越多。左為野生型番茄;右為增加IMA後的番茄。(記者吳亮儀翻攝)

番茄橫切面的染色對比圖,顏色越深表示鐵含量越多。左為野生型番茄;右為增加IMA後的番茄。(記者吳亮儀翻攝)

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