摘要：文章已发表在SCI期刊Plant Biotechnology Journal（最新中科院SCI期刊分区：生物学1区Top，IF 11.2），评论可以沾沾好运~
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标题为：GmFER1, a soybean ferritin, enhances tolerance to salt stress and root rot disease and improves soybean yield
概要
植物胁迫响应机制由生物与非生物胁迫激活，但其持续激活通常会影响生长发育。铁蛋白在调控生物量积累中的作用已在多种植物中得到广泛研究，然而其在盐胁迫耐受性和镰刀菌抗性中的具体作用机制仍不清楚。
本研究证实，铁蛋白过表达会导致地上部和根系中铁元素积累及Fe3+螯合，从而激活铁吸收转运系统。更重要的是，GmFER1能显著增强盐胁迫耐受性和镰刀菌抗性。
首先，GmFER1定位于叶绿体，且受盐胁迫和镰刀菌侵染显著诱导。GmFER1过表达通过提高净光合速率和Rubisco酶活性增加单株大豆产量，但未激活活性氧清除机制。在盐胁迫下，GmFER1通过提升SOD和CAT酶活性及Na+外排能力增强抗性；在镰刀菌侵染时，则通过增强抗氧化能力提高病原菌抗性。缺铁试验表明，盐胁迫下CAT和SOD活性提升与铁离子积累相关。最后，我们分析了GmFER1基因变异对盐耐受性、抗病性及23个产量品质相关农艺性状的影响，发现Hap2单倍型可能增强大豆耐盐性、抗病性、单株荚数和含油量。
本研究为减少生长抑制同时提升植物盐胁迫和镰刀菌抗性提供了新思路。
研究结果（部分）
图3 GmFER1过表达提高大豆产量。
（A）GmFER1-ox与野生型（WT）植株的表型对比。观测对象为长日照条件下培养4周龄的植株。
（B）WT与GmFER1-ox植株的光响应曲线。CO2浓度设定为400 μmol。数据以均值±标准误表示（n=3）。
（C）WT与GmFER1-ox植株的CO2响应曲线。光照强度为1500 μmol·mol−1。数据以均值±标准误表示（n=3）。
（D）WT与GmFER1-ox植株叶片中Rubisco酶活性测定。数据以均值±标准误表示（n=6）。
（E）WT与GmFER1-ox植株成熟期表型。
（F）株高。（G）节位数。（H）单株荚数。（I）单株粒数。
（J）分枝数。（K）百粒重。（L）单株产量。（M）蛋白质含量。（N）油脂含量。
（O）大豆苷元、黄豆黄素、染料木素及总异黄酮含量。
数据以均值±标准误表示（n=10），结果为三次生物学重复的均值。
星号表示与WT存在显著差异（Student's t检验：0.01
图5 铁离子对盐胁迫下GmFER1-ox植株CAT与SOD酶活性具有关键作用
（A）在正常供铁与缺铁条件下，GmFER1-ox与野生型（WT）植株在0 mM和200 mM NaCl处理0、3、7天后的表型。红框标示缺铁条件下植株出现的萎黄现象。
（B-E）处理5天与7天后WT与GmFER1-ox幼苗的鲜重及根长测定。数据以均值±标准误表示（n=10）。
（F,G）处理0天与5天后WT与GmFER1-ox幼苗叶片的光响应曲线。数据以均值±标准误表示（n=3）。
（H-K）处理0天与5天后WT与GmFER1-ox幼苗根系的CAT与SOD酶活性测定。
数据以均值±标准误表示（n=3）。
星号表示与相应对照组存在显著差异（Student's t检验：**P
图6 含铁条件下盐胁迫处理的EV与GmFER1-i发状根表型分析
（A）GmFER1-i与EV（空载体对照）植株在0 mM和100 mM NaCl处理0天与5天后的表型对比。
（B-G）盐胁迫处理0、3、5天后EV与GmFER1-i幼苗的检测指标。
图8 GmFER1通过增强Na+外排提高盐胁迫抗性
（A）200 mM NaCl处理3天后，野生型（WT）与GmFER1过表达（GmFER1-ox）植株的Na+含量。
（B）空载体对照（EV）与GmFER1干扰（GmFER1-i）发状根复合植株的Na+含量测定
数据均以均值±标准误表示（n=5）。
（C）非损伤微测技术（NMT）检测盐胁迫下的Na+外排通量：WT与GmFER1-ox植株根伸长区的Na+外排速率。
（D）EV与GmFER1-i植株根伸长区的Na+外排速率；数据以均值±标准误表示（n=3）。
（E-F）盐胁迫下Na+/H+逆向转运蛋白基因GmSOS1的表达分析。
（E）GmFER1-ox与WT植株根系中的表达量。
（F）EV与GmFER1-i植株根系中的表达量。
数据以均值±标准误表示（n=3）。
星号表示与相应对照组存在显著差异（Student's t检验：**P
结论与局限性
本研究发现GmFER1过表达大豆植株呈现相似规律：相较于野生型（WT），转基因株系的单株荚数、百粒重、分枝数及单株产量均显著增加，茎秆和根系更为粗壮。产量提升可能源于GmFER1驱动的CO2同化效率增强。
正常条件下，GmFER1过表达既不抑制植株生长，也不激活胁迫防御系统。而在盐胁迫和镰刀菌侵染时，转基因植株通过提升SOD和CAT酶活性有效清除活性氧。这些结果表明，GmFER1可能通过增强抗氧化活性，在提高胁迫抗性的同时避免了生长抑制效应。
致谢及评价
本研究获得以下项目资助：国家自然科学基金项目；黑龙江省科技计划项目；国家重点研发计划；国家大豆生物育种重大项目；国家"万人计划"；现代农业产业技术体系专项；东北农业大学青年才俊项目。
资助机构不参与研究设计、数据收集与分析、论文发表决策及文稿撰写。感谢LetPub（www.letpub.com）在论文语言润色方面提供的专业支持。
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来源：行走江湖的混子