植物如何調(diào)控種子和器官大小是重要的發(fā)育生物學問題，且與作物產(chǎn)量密切相關(guān)，是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素。種子和器官大小與營養(yǎng)元素的吸收利用密不可分，但植物如何協(xié)同調(diào)控種子和器官大小及營養(yǎng)元素吸收利用的分子機理尚不清楚。?

近日，中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所李云海團隊和凌宏清團隊，聯(lián)合植物研究所宋獻軍團隊，發(fā)現(xiàn)了SOD7/DPA4-GIF1模塊協(xié)同調(diào)控器官大小與鐵吸收利用的重要機制。李云海團隊前期研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥SOD7編碼一個B3家族的轉(zhuǎn)錄抑制因子NGAL2（NGATHA LIKE2）。過表達SOD7導致小的種子和器官，而同時敲除SOD7及其親緣關(guān)系最近的DPA4/NGAL3能夠顯著增加種子和器官的大小，表明SOD7和DPA4功能冗余地影響了種子和器官大小。為了進一步探討SOD7作用的分子機制，本研究篩選了SOD7的互作蛋白，并進一步證實了SOD7可以和轉(zhuǎn)錄共激活子GIF1（GRF-INTERACTING FACTOR 1）互作。李云海團隊前期工作表明擬南芥GIF1及其水稻同源蛋白OsGIF1參與了種子大小調(diào)控。GIF1和轉(zhuǎn)錄因子GRFs互作是調(diào)控器官大小的關(guān)鍵。該研究發(fā)現(xiàn)SOD7可以通過抑制GIF1和GRFs互作調(diào)控種子和器官大小。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，GIF1與鐵吸收的關(guān)鍵因子FIT互作，從而調(diào)控鐵的吸收，同時，SOD7也可通過抑制GIF1和FIT互作，調(diào)控FIT下游重要成員包括FRO2和IRT1表達，從而影響鐵元素的吸收。遺傳關(guān)系分析揭示，SOD7和GIF1作用于同一遺傳通路調(diào)控種子器官大小和鐵元素吸收。本研究發(fā)現(xiàn)了SOD7/DPA4-GIF1模塊通過招募不同因子協(xié)同調(diào)控植物生長和營養(yǎng)元素吸收的新機制，有望為同時提高作物產(chǎn)量和營養(yǎng)元素吸收利用奠定理論基礎(chǔ)、提供基因資源。?

研究成果以The SOD7/DPA4-GIF1 module coordinates organ growth and iron uptake in Arabidopsis為題，在線發(fā)表在《自然-植物》（Nature Plants，DOI：10.1038/s41477-023-01475-0）上。同時，遺傳發(fā)育所副研究員吳慧蘭和研究員李云海在《自然-植物》上，配發(fā)了題為A molecular link between organ size control and iron uptake in plants（DOI：10.1038/s41477-023-01484-z）的文章。研究工作得到國家自然科學基金和中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）等的支持。?