重大发现！Priestia megaterium ZS-3 铁载体促进植物生长并缓解缺铁黄化症

为探究铁载体在植物缺铁黄化中的作用，研究人员对 Priestia megaterium ZS-3 铁载体研究，发现其可缓解缺铁黄化，意义重大。

　　在植物的生长过程中，铁元素至关重要，它参与光合作用、呼吸作用以及 DNA 的合成与修复等关键生理过程。然而，土壤中高 pH 值使得铁大多以 Fe₂O₃的形式存在，无法被植物直接吸收利用，这就导致植物容易出现缺铁黄化现象，严重影响植物的生长发育，抑制光合作用，延迟植物生长进程，减少养分积累。

为了深入探究铁载体在植物缺铁黄化过程中的作用机制，南京林业大学的研究人员开展了一项关于 Priestia megaterium ZS-3（ZS-3）铁载体的研究。该研究成果发表在《BMC Microbiology》杂志上。

研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是通过固相萃取提取铁载体粗提物，经过一系列操作后进行 100 倍浓缩；二是利用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）对铁载体进行结构表征和定量分析；三是对拟南芥（Arabidopsis thaliana）进行不同处理，设置多个实验组，包括正常处理（1/2 MS）、缺铁处理（1/2 MS-Fe）、不溶性铁处理（1/2 MS-Fe+Fe₂O₃）并添加不同浓度的 ZS-3 铁载体，然后测定植物的生长指标、相关基因表达水平等；四是采用实时定量 PCR（qRT-PCR）分析植物中铁吸收相关基因和叶绿素合成基因的表达水平。

研究结果如下：

1. 铁载体的鉴定与特性：经鉴定，ZS-3 产生的是异羟肟酸型铁载体，通过 LC-MS/MS 分析确定其为 Ferrioxamine E [M + Fe-2H]，该铁载体含有三个异羟肟酸基团，能形成六齿八面体配合物的三维结构，在 36h 时其含量为 137.98μg/L。
2. 对植物生长和缺铁黄化的影响：研究表明，在含有不溶性铁源 Fe₂O₃的环境中，添加 ZS-3 铁载体可促进植物根系生长，增加植物鲜重。其中，T2 处理组（100ml 培养基 + 1mL 粗提物）效果显著，叶色基本恢复正常，总鲜重和根长分别增加 132% 和 118%，有效缓解了植物缺铁黄化症状。
3. 对植物养分积累的作用：接种 ZS-3 铁载体后，植物的叶绿素和可溶性蛋白含量显著增加。与 Fe₂O₃处理组相比，T2 处理组的可溶性蛋白和叶绿素含量分别增加了 2.64 倍和 3.47 倍。同时，铁载体还能激活叶绿素合成相关基因的表达，增强植物的光合作用，促进养分积累。
4. 对铁吸收相关基因表达和铁还原酶活性的影响：ZS-3 铁载体可上调铁吸收相关基因 IRT1、FRO 和 AHA2 的表达，使它们的表达水平分别上调 88.1%、87.20% 和 29%，同时提高铁螯合还原酶（FCR）的活性，促进植物对铁的吸收和利用。
5. 对植物抗氧化酶活性和活性氧水平的影响：在不溶性铁源胁迫下，接种 ZS-3 铁载体的植物表现出更高的过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性，H₂O₂和丙二醛（MDA）水平显著降低。与未接种铁载体的处理相比，T2 处理组的 POD 和 SOD 活性分别显著增加 191% 和 36.8%，有效减轻了植物的氧化应激。

研究结论和讨论部分指出，本研究首次对 Priestia megaterium ZS-3 铁载体 Ferrioxamine E [M + Fe-2H] 进行了表征，发现它能在转录水平上激活植物铁吸收相关基因的表达，提高叶绿素和植物铁含量，降低活性氧（ROS）水平，维持植物正常的生理代谢。这一发现揭示了 ZS-3 铁载体通过机制 I 增强植物对铁的获取，从而缓解缺铁诱导的黄化现象，为植物在缺铁环境中的生长提供了新的理论依据。同时，Ferrioxamine E [M + Fe-2H] 有望作为植物缺铁补充剂应用于富含 Fe₂O₃的土壤中，具有重要的实践意义。但目前对于植物如何利用 “ferrioxamine-Fe (III)” 螯合物的机制尚不明确，还需要进一步深入研究。