一项关键研究揭示了苹果植物中钙信号和铁调节之间错综复杂的关系。该研究揭示了钙调蛋白样蛋白 MdCML15 和 BTB 结构域蛋白 MdBT2 如何相互作用来控制铁稳态，为改善作物营养和产量提供了新策略。这一发现可以通过解决作物普遍存在的缺铁问题来改变农业实践，缺铁问题对植物健康和粮食生产都产生了重大影响。
铁是植物的重要微量营养素，对光合作用、呼吸和各种代谢过程至关重要。尽管土壤中铁含量丰富，但铁通常以不溶性形式存在，特别是在石灰性土壤中，植物难以吸收。这种有限的可用性会严重影响作物产量和植物健康。应对这些挑战需要更深入地了解植物对铁的吸收和调节机制，从而改善农业实践并开发更适合缺铁条件的作物。
南京农业大学的研究人员在这一领域取得了重大进展，他们的研究成果(DOI：10.1093/hr/uhae081)于 2024 年 3 月 25 日发表在《园艺研究》杂志上。该研究探讨了钙调蛋白样蛋白与苹果特异性 BTB 结构域蛋白之间的相互作用，
这是铁稳态的关键。研究表明，MdCML15 可作为 MdBT2 的上游调节剂，参与 MdbHLH104 的泛素化和降解。这一过程导致MdAHA8的表达减少，MdAHA8 是一种质膜 H + -ATPase，对铁的吸收至关重要。因此，MdCML15 和 MdBT2 之间的相互作用对植物酸化根际和吸收铁的能力产生了负面影响。与野生型植物相比，过表达MdCML15的转基因苹果植物在缺铁条件下表现出铁吸收减少和严重的缺绿症。相反，抑制MdCML15表达的植物在相同条件下表现出增强的铁吸收和改善的生长。这些发现为苹果树铁吸收的调控网络提供了新的见解，并强调了针对 MdCML15 改善作物铁吸收的潜力。
通讯作者之一 Chun-Xiang You 博士表示：“我们的研究结果强调了植物用来平衡营养吸收和避免毒性的复杂调控机制。了解 MdCML15 等蛋白质在这些过程中的作用为开发具有更高营养效率的作物品种开辟了新途径。”
这项研究为苹果树铁调节的分子机制提供了宝贵的见解。通过操纵MdCML15的表达，可能可以增强作物对铁的吸收，从而提高生长和产量，特别是在缺铁土壤中。这些知识可以为旨在开发营养高效作物品种的育种计划和生物技术方法提供参考。