植物における鉄バランス制御のタンパク質ネットワークを解明 (How Protein Network Cooperatively Regulates Iron Balance in Plants)

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2026-01-20 中国科学院(CAS)

植物にとって鉄は必須微量元素であり、その不足や過剰は生育障害を引き起こす。中国科学院西双版納熱帯植物園の研究チームは、モデル植物シロイヌナズナを用い、植物全体で鉄恒常性を制御するタンパク質ネットワークの仕組みを解明した。研究では、鉄センサーであるBTSとBTSL1/2、転写因子群bHLH IVcが協調的に働き、根と地上部で異なる鉄応答を制御することを明らかにした。BTSは地上部で鉄過剰を防ぎ毒性を抑制し、BTSL1/2は主に根で鉄吸収を制御する役割を担う。また、bHLH IVcは両者を結ぶ中枢因子として機能する。これにより、植物が全身レベルで鉄バランスを維持する分子基盤が示された。本成果は植物栄養制御理解を大きく前進させるものである。

植物における鉄バランス制御のタンパク質ネットワークを解明 (How Protein Network Cooperatively Regulates Iron Balance in Plants)
Growth of Arabidopsis thaliana under different treatments. (Image by ZHAO Junhui)

<関連情報>

アラビドプシスBRUTUS、BRUTUS-LIKE、bHLH IVcサブグループタンパク質は根と茎における鉄の恒常性を調整するArabidopsis BRUTUS, BRUTUS-LIKE, and bHLH IVc subgroup proteins coordinate iron homeostasis in the root and shoot

Junhui Zhao,Yang Li,Huaqian Ping,Rihua Lei,Bangzhen Pan,Gang Liang
The Plant Cell  Published:16 January 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koag006

Abstract

Iron (Fe) deficiency threatens plant growth and health. In response to Fe deficiency, plants reprogram transcription in roots and shoots to maintain Fe homeostasis. However, the molecular mechanism by which Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) plants coordinate Fe deficiency responses in the root and shoot remains unclear. Here, we uncover the roles of BRUTUS (BTS), BTS-LIKE1 (BTSL1), and BTSL2, along with the bHLH IVc subgroup proteins (bHLH34, bHLH104, bHLH105, and bHLH115), in orchestrating the Fe deficiency responses of roots and shoots in Arabidopsis. BTS relieves shoot Fe toxicity and regulates Fe deficiency responses of shoots and roots, but BTSL1/2 are only involved in root Fe-deficiency responses. Furthermore, BTSL1/2 share similar molecular functions with BTS to a certain extent, as they also interact with bHLH IVc proteins and promote the degradation of bHLH105 and bHLH115. The simultaneous loss of the four bHLH IVc proteins completely halts the Fe deficiency responses across the whole plant. Moreover, bHLH IVc proteins are essential for BTSL1/2 functions in Fe deficiency responses. Meanwhile, bHLH IVc proteins directly enhance BTSL1/2 expression. This research sheds light on the distinct roles of BTS and BTSL1/2 in the root and shoot and emphasizes crucial roles of bHLH IVc proteins in regulating Fe deficiency responses in the root and shoot.

生物化学工学
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