植物向共生细菌供铁获取氮的机理

筑波大学(University of Tsukuba)领导的研究人员基于一种豆科植物的内部氮状态，发现了在茎和根系中起作用的肽因子，可以将铁运输到固氮细菌定植的根瘤中。此外，在没有根瘤菌共生的植物中，这些肽因子通过维持氮和铁浓度的平衡来调节氮稳态。

　　

豆科植物具有根瘤菌共生机制，通过固氮细菌根瘤菌有效获取生长必需的大量营养物质氮。根瘤是植物根系上促进共生关系的器官。根瘤菌在这些根瘤中定植，并通过将空气中的氮转化为氨来固定氮。铁是催化固氮的酶所必需的;然而，铁在哪里以及如何被运输到根瘤并用于固氮在很大程度上是未知的。

本研究以豆科模式植物日本莲花(Lotus japonicus)为研究对象，对根瘤菌共生过程中植物体内氮的状况进行了转录组分析。铁人(IRON MAN, IMA)肽由大约50个氨基酸组成，在根瘤菌感染后，其系统功能(茎和根系统)将铁收集到根瘤中。

此外，还分析了IMA肽在L. japonicus和拟南芥(一种无根瘤菌共生的植物)中的功能。在这两种植物中，IMA肽通过获取铁来应对植物体内氮浓度的增加，从而维持氮的稳态，从而调节植物的生长。

该研究小组先前确定了一种调节根瘤菌共生的机制，以响应土壤中氮的存在。本研究在前人研究的基础上，阐明了植物对氮的铁获取机制，为进一步了解植物对环境的适应机制提供了基础。

这些发现为新技术的发展提供了希望，这些新技术通过最大化植物在养分利用方面的微生物共生能力，为可持续社会做出贡献。