2022年8月1日，省高校青创人才引育计划园艺作物遗传改良创新团队在《Plant Physiology and Biochemistry》（中科院2区期刊，IF5.437）发表研究论文“Heterologous expression of ISU1 gene from Fragaria vesca enhances plant tolerance to Fe deficiency in Arabidopsis”。该研究克隆了草莓Fe-S簇装配机制相关基因并分析了关键基因ISU1的生物学功能，为研究蔷薇科果树Fe-S簇装配的分子机制提供基因资源，并为解析蔷薇科果树铁素营养和代谢奠定理论基础。

Fe-S簇装配机制相关基因在植物生长发育中起重要作用，其在果树中的生物学功能依然未知。本研究利用同源克隆法获得草莓Fe-S簇装配机制相关基因，利用生物信息学手段分析这些基因及编码蛋白的序列特征，通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析这些基因的组织特异性表达特征及其在转录水平对缺铁处理的响应情况，并创制ISU1超表达转基因拟南芥株系分析其潜在的功能。本研究揭示了不同物种之间Fe-S簇装配基因成员略有差异，拟南芥、盐芥和短柄草3种一年生草本植物基因组中含有更多的支架蛋白，而非功能性支架蛋白在草莓、桃、苹果、柑橘等多年生植物中更易发生丢失；缺铁处理显著抑制了草莓幼苗的生长、光合作用、铁素富集能力和乌头酸酶ACO、硝酸还原酶NiR和琥珀酸脱氢酶SDH等铁硫蛋白的酶活力，且从转录水平对草莓Fe-S簇装配基因在幼苗不同部位的调控作用差异较大，其中，79%的响应基因在地上部受缺铁胁迫诱导而上调，而65%的响应基因在根中受缺铁胁迫抑制而下调。草莓Fe-S簇装配基因在草莓不同组织/器官中的表达水平差异显著，ISU1在草莓不同组织（尤其是幼果中）中整体水平的表达量最高，该基因在拟南芥异源超表达后显著增强了转基因株系的铁素富集水平、叶片叶绿素含量、ACO和SDH酶活力，并有效提高了转基因植株耐受缺铁胁迫的能力。本研究为明确草莓Fe-S簇装配相关基因的生物学功能及蔷薇科果树铁素营养与代谢的分子机制提供理论依据。

宋志忠博士和研究生蔺士卓为该论文的同等贡献第一作者，梁美霞博士和李建召博士为共同通讯作者。该研究由国家自然科学基金项目（31501743）、国家重点研究计划（2019YFD1000500）和山东省农业良种工程项目（2019LZGC009）等基金资助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0981942822002212