缺鐵引起的貧血病是常見現(xiàn)象，我們能否掌握玉米等主要農(nóng)作物的鐵含量“開關(guān)”，解決鐵等微量元素缺乏的“隱性饑餓”？12月8日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華教授團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所李文學(xué)研究員團(tuán)隊(duì)最新重大科研成果以研究長文的形式在線發(fā)表于《科學(xué)（Science）》期刊。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華教授團(tuán)隊(duì)與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所李文學(xué)研究員團(tuán)隊(duì)鑒定到調(diào)控鐵元素進(jìn)入玉米籽粒的關(guān)鍵基因ZmNAC78，首次解析了該基因和金屬轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白共同組成一個(gè)分子開關(guān)控制鐵元素進(jìn)入玉米籽粒的分子機(jī)制?？蒲腥藛T利用該基因，使玉米籽粒中的鐵含量顯著提高到每公斤70.5毫克，比現(xiàn)有生產(chǎn)所用玉米籽粒平均含鐵量超出2倍以上。同時(shí)，利用開發(fā)的分子標(biāo)記，培育出了籽粒富鐵的玉米新品系。該研究為解決鐵等微量元素缺乏問題提供了新基因。
▲ZmNAC78激活鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)基因的表達(dá)
該論文第一作者，閆鵬帥，2012年—2016年就讀于河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)專業(yè)，2016年以專業(yè)第一考取河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院作物遺傳育種專業(yè)碩士研究生，2018年被我校農(nóng)學(xué)院作物學(xué)（作物遺傳育種方向）錄取為博士研究生（碩-博連讀），師從湯繼華教授，2023年博士畢業(yè)，現(xiàn)為中國農(nóng)科院作科所博士后。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員李文學(xué)和河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授、神農(nóng)種業(yè)實(shí)驗(yàn)室玉米首席專家湯繼華為共同通訊作者。
全球大約有三分之一的人口受到缺鐵引起的貧血病困擾，根據(jù)第四次全國營養(yǎng)調(diào)查的數(shù)據(jù)，中國居民貧血患病率為20.1%，其中一半為缺鐵性貧血。“雖然依靠服用補(bǔ)鐵劑等手段，可以改善人的鐵營養(yǎng)狀況，但是成本較高。”湯繼華教授說，如果能將日常食用作物鐵含量提高，有助于從根本上低成本地改善大范圍人群的鐵營養(yǎng)狀況，這對于以玉米為主食的發(fā)展中國家意義尤其重大。
為解決這一難題，2004年國際農(nóng)業(yè)研究磋商組織（CGIAR）設(shè)立“生物強(qiáng)化挑戰(zhàn)項(xiàng)目”，目前在水稻方面已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，但由于玉米籽粒結(jié)構(gòu)不同，鐵等營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入需要通過基底胚乳傳遞細(xì)胞傳遞，其生物學(xué)路徑一直是植物營養(yǎng)領(lǐng)域懸而未決的問題。
“新發(fā)現(xiàn)的這項(xiàng)研究成果，在揭開鐵元素進(jìn)入玉米籽粒的生物學(xué)路徑的同時(shí)，也為解析營養(yǎng)物質(zhì)如何進(jìn)入小麥等具有傳遞細(xì)胞的禾谷類作物提供了新思路。”湯繼華教授介紹說，該研究還開發(fā)了富鐵玉米新品種培育的分子標(biāo)記并率先應(yīng)用，選育出富鐵的玉米新組合，為解決鐵等微量元素缺乏的“隱性饑餓”問題提供了新材料與新基因資源。
