Nature Communications | 研究揭示植物感知铁水平并与防御和生长相协调的机制！

铁是所有生物体的重要微量营养元素。虽然铁在地壳中非常丰富，但其生物利用率却很低。生物体已经进化出高效的铁吸收机制，包括各种膜相关系统，吸收非结合的铁或与铁结合分子结合。哺乳动物主要通过糖蛋白转铁蛋白获得铁，而细菌、真菌和植物已经进化出多种系统，包括铁载体，这是一种小型、高亲和力的扩散性次级代谢物，可以从周围环境中螯合铁离子。在植物中，禾本科植物采用植物特异性的铁载体，而非禾本科植物，如拟南芥，则依赖于基于铁还原的吸收策略。

在病原体攻击期间，铁是宿主-病原体相互作用的核心，因为两种生物都在竞争这种金属。病原体通过分泌铁载体从宿主那里获取铁，而宿主则旨在封存铁以防止病原体的毒力。因此，宿主的外部铁感应和内部铁平衡调节对防止病原体感染特别重要，是称为营养免疫的第一道防线的一部分。

2022年8月1日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了美国索尔克生物研究所/奥地利孟德尔研究所Wolfgang Busch团队的最新相关研究成果，题为The receptor kinase SRF3 coordinates iron-level and flagellin dependent defense and growth responses in plants的研究论文。

铁对宿主-病原体的相互作用至关重要。当病原体寻求铁以进行传播时，宿主的目的是减少铁的可用性以降低病原体的毒性。因此，铁的感应和平衡对于防止宿主感染和营养免疫的一部分特别重要。虽然铁平衡和免疫途径之间的联系在植物中得到了很好的确立，但铁水平是如何被感知并与免疫反应途径相结合的，仍然是未知的。在这篇文章中，科研人员报告了一个受体激酶SRF3，它通过调节胼胝体合成酶在协调根系生长、铁平衡和免疫途径方面的作用。这些过程受铁水平的调节，并依赖于SRF3的胞外和激酶结构，这些结构调整其在细胞表面的积累和分配。用鞭毛蛋白肽flg22模拟细菌诱导，在低铁水平和随后的SRF3依赖性反应中，SRF3的调节作用被表征出来。科研人员提出，SRF3是参与感知外部铁水平的营养免疫反应的一部分。

图1：SRF3在低铁条件下调节根的生长和铁的平衡

图2：SRF3调节早期根系生长反应，并在低铁水平时发生降解

图3：SRF3在质膜上共存于两个亚群，在低铁水平下会减少

图4：SRF3是胼胝体沉积的负向调节因子，但不调节细胞间的蛋白质移动

图5：在低铁水平下，SRF3依赖胼胝体合成酶活性对IRT1和根系生长的调节

图6：SRF3对细菌免疫和铁平衡信号通路的协调

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