植物鐵蛋白的研究進展

陳麗萍,張麗靜,傅華

(農業部草地農業生態系統學重點開放實驗室 蘭州大學草地農業科技學院,甘肅 蘭州730020)

鐵是幾乎所有生物體所必需的元素。鐵含量在地殼中居第4位,但在生物體中的含量則很低。這與Fe3+易形成難溶的化合物導致生物對鐵的吸收和利用程度降低有關。雖然土壤中含有大量的鐵,但在干旱和半干旱的石灰性土壤上生長的雙子葉植物和非禾本科單子葉植物卻經常表現出缺鐵癥狀,鐵營養失調成為限制植物正常生長發育的重要因素之一[1]。植物缺鐵,可引起葉綠素合成受阻,從而導致葉片黃化,光合作用降低,最終造成產量和品質的重大損失,因此,改善植物貯存鐵的能力,提高植物的鐵營養成分,是解決這個問題的有效途徑[2]。鐵缺乏時也會影響動物的生長發育,甚至導致一些缺乏鐵的綜合癥,如毛皮動物等對鐵缺乏特別敏感,尤其是新生仔獸,易患原發性缺鐵病,導致缺鐵性貧血[3]。而且對人類來說,鐵缺乏是當今世界最為嚴重的營養缺乏癥之一,也是引致貧血的主要原因之一[4],所以提高植物體內鐵含量,可為植物自身解除許多由缺鐵引起的病癥,也可為動物和人類帶來福音。

鐵蛋白(ferritin)是一種專門存儲鐵的蛋白質,它廣泛存在于動物、植物和微生物體內,既可以儲存大量的可被植物利用的鐵,又能抵抗環境脅迫[5]。植物鐵蛋白儲存鐵的能力高于其他蛋白[6],且鐵蛋白由特殊酶亞基形成,無需導入任何其他基因去誘導產生翻譯產物[7]。它是一類多聚體蛋白,在細胞內具有調控鐵生物功能的作用,主要在種子形成、葉片衰老或環境鐵過量時積累鐵,在種子萌發或質體綠化等過程中釋放鐵,從而調節植物對鐵的吸收和釋放,維持鐵的動態平衡,具有鐵儲存和避免鐵毒害的雙重功能[8,9]。在植物體中作為一種脅迫反應蛋白[10],當植物受到寒冷、干旱、強光照、重金屬離子等外界環境的脅迫時,植物受到損傷,體內都發現有鐵蛋白的存在[11];在鐵供應過量的情況下,植物體內其含量是鐵正常供應的40～50倍[12]。

近年來,鐵蛋白基因作為提高生物體內鐵含量,以抵抗外界環境脅迫、預防生物體缺鐵性病癥的發生而備受關注。自1963年Hyde等[13]第一次報道鐵蛋白以來,植物鐵蛋白在許多植物中得到證實,如豌豆(Pisum sativum)、大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)、紫花苜蓿(Medicagosativa)等[14-17]。植物體內有多種鐵蛋白基因,一些是組成性表達,而另一些則受多種因素誘導,如脫落酸(ABA)、鐵離子等[18]。隨著生物技術的發展,轉基因技術已經成為生物遺傳改良的有效途徑,利用轉基因技術將外源鐵蛋白基因轉入植物體內,提高植物特別是糧食作物、果樹等中的鐵含量及抗重金屬脅迫能力等的研究也取得了突破性的進展[19-21],不僅可以滿足人類對鐵的需求,緩解或防御由于鐵缺乏而引起的一系列疾病,而且能提高植物對環境的耐受性,在生物治療中具有重要意義。本研究對鐵蛋白的結構、功能及鐵蛋白基因的克隆、表達和遺傳轉化研究等進行了系統總結,旨在為今后進一步的深入研究提供參考。

1 鐵蛋白的結構及其分布

1.1 鐵蛋白的結構

作為一種鐵結合和貯存蛋白,鐵蛋白是一類多聚體蛋白。動物和植物的鐵蛋白起源于共同的祖先,是一個高度保守的蛋白[6],然而它們的基因結構截然不同。雖然鐵蛋白在動物、植物和微生物中基因的內含子個數和所在位置是嚴格保守的,但是它們中的這些參數是不同的。動物鐵蛋白中,內含子的位置和蛋白的二級結構域相關[22,23],而植物鐵蛋白的二級結構域與內含子/外顯子邊界沒有明顯的關系。植物鐵蛋白與動物鐵蛋白的同源性為39%～49%,但和細菌鐵蛋白沒有明顯的同源性[5]。

植物鐵蛋白是由24個同源或異源亞基所結合成的1個蛋白質復合體,每個亞基包括1個由4股長螺旋組成的束、第5個短的螺旋和1個長的突出環,形成1個中空的蛋白外殼,直徑為12～13 nm,殼內含1個復合體狀的無機鐵核,由細胞中過量鐵聚合形成,內徑7～8 nm。每分子鐵蛋白能以可溶、無毒和生物體可利用的形式儲存0～4 500個鐵原子不等[6]。所有鐵蛋白是由1個球形蛋白質外籠圍繞水合鐵氧化物而組成,鐵原子能夠在單一鐵蛋白這種鐵-蛋白復合物中濃縮[24]。鐵蛋白外殼的亞基以4重、3重和2重對稱的形式相互排列[25]。在4重與3重軸線上具有離子通道,其中3重軸線附近通道是由親水殘基組成,可結合金屬離子如Cd2+、Zn2+、Tb3+或Ca2+等。3重通道是鐵的主要通道和Fe2+氧化作用位點,鐵離子通過此通道進入核中,在植物和哺乳動物鐵蛋白中非常保守。4重對稱軸亞單位之間的離子通道比3重軸線上的要窄一些,也是親水性的,但此結構在動物鐵蛋白中卻是疏水性的,因此認為此結構是動物和植物鐵蛋白的主要區別之一[14]。

1.2 植物鐵蛋白的分布

最早通過電子顯微鏡技術,僅在質體的基質中檢測到鐵蛋白的存在。盡管在葉綠體中也有鐵蛋白,但主要還是分布在低光合活性的非綠色質體如前質體、白色質體、有色體、造粉體以及種子、幼苗、根的頂部[26]和豆科植物年幼的根瘤等特異組織中[15],而有光合活性的葉綠體中卻只有少量分布。另外,在植物導管細胞、維管形成層、生殖細胞和衰老的細胞中也發現有鐵蛋白的存在[11]。

葉霞等[27]以轉菜豆鐵蛋白基因的嘎拉蘋果(Malus domestica)4個株系為試管苗材料,發現內源鐵蛋白和外源鐵蛋白基因mRNA的含量均在試管苗的根部表達量最高,莖次之,葉片中最低,進一步在分子水平上證實了鐵蛋白的分布規律。

當處于脅迫條件下時,鐵蛋白的分布會表現出異常現象。例如,體外培養的大豆細胞中,在質體的外面也發現有鐵蛋白的存在。Roswitha等[28]用豌豆突變體dgl和brz發現鐵過量時,鐵蛋白主要存在于突變體基部葉片的葉綠體中,以及細胞質和質膜與細胞壁的空間。可能是由于過量鐵脅迫下,破壞了質膜的完整性,引起鄰近壞死細胞中的鐵蛋白從衰退的葉綠體中流出所造成的。用硝酸鹽培養或者處于黑暗中的菜豆(Phaseolus vulgaris)和豌豆,在其細胞質和沒被感染的組織間隙的造粉體,以及薄壁組織細胞中,均發現鐵蛋白的存在[29]。這可能是鐵蛋白作為一種脅迫反應蛋白,在脅迫條件下產生的一種反應。

2 鐵蛋白的功能

2.1 調控鐵生物功能、維持鐵平衡

生物體內鐵的氧化還原反應涉及電子傳遞過程,參與重要的生化反應如光合作用和呼吸作用[30-32],鐵還是多種酶的輔助因子,參加了許多基本的反應如DNA合成、植物固N作用及植物激素合成[17],因此,缺鐵會造成嚴重的營養紊亂,從而影響植物的生理代謝[33]。鐵與H2O2反應產生羥自由基,對植物產生巨大的毒性而損害生物有機體,控制細胞中自由Fe2+對植物防御由氧化脅迫帶來的損害非常重要[34]。鐵蛋白具有強大的貯鐵功能,將高毒性的Fe2+轉化為無毒的Fe3+螯合物形式,并通過控制細胞中游離Fe2+濃度防御氧化脅迫對植物帶來的損害保持植物體內鐵的平衡[35],為依賴于鐵的生理生化過程起暫時性的鐵緩沖作用。

2.2 在植物發育過程中的作用

植物鐵蛋白在植物體種子形成、葉片衰老或環境中鐵的過量積累方面有著重要功能,它可以在種子萌發或質體綠化過程中釋放鐵,從而調節植物對鐵的吸收和釋放[30]。Lobreaux和Briat[32]1991年研究發現在豌豆種子中含有大量的鐵,在鐵蛋白中貯存的鐵占種子總鐵含量的92%,在種子生長發育階段對鐵的吸收大量增加,免疫鑒定豌豆成熟種子中也存在鐵蛋白,保存的干種子中仍然存在。而種子發芽時,鐵蛋白開始降解,產生的鐵被用于種苗的生長需要,這些都說明鐵蛋白中鐵含量在植物發育過程中起重要的作用[36]。在處于發育階段的玉米葉片中,鐵蛋白存在于最幼嫩的葉段和含有衰老細胞的頂端,而富含成熟葉綠體和烯醇丙酮酸磷酸羧基酶的葉片中心部分則不存在鐵蛋白[37]。可能是葉片鐵蛋白的含量與葉綠體的分化相關,是鐵蛋白在植物生長過程中的一種合成調控的途徑。

2.3 鐵蛋白與非生物脅迫

鐵蛋白的積累受各種環境信號的誘導。在寒冷、干旱、機械損傷、衰老、強光照等各種脅迫和重金屬、鐵過量,煙堿、H2O2、脫落酸、乙烯等化學物質處理的條件下都發現植物中鐵蛋白基因的轉錄量增加數倍,并有大量的鐵蛋白存在,另外,抗壞血酸也影響或參與植物鐵蛋白的合成[20,32]。當植物處于不利的環境下時,氧化脅迫即占主要地位,抗氧化作用的防御能力減弱,由鐵介導的自由基的產生增強,導致代謝失調、脂肪過氧化、蛋白質分解和DNA損傷[10]。由于鐵蛋白可容納大量鐵,并以穩定的形式儲存,所以對植物抵抗氧化脅迫以及提高植物自身的耐受性等方面有重要作用。

2.4 鐵蛋白與生物脅迫

植物中大量積累鐵蛋白,還可以對一些真菌的感染、病毒引起的壞死等表現出抗性,保護細胞免受因各種環境脅迫而導致的細胞氧化性損傷[17]。在有病害的植物組織如病毒感染和腫瘤等中,都發現有鐵蛋白的積累。如當孢囊線蟲(Heterodere glycines)浸染使根瘤的發育和功能受損后,大豆根部即有鐵蛋白的積累。此外,病毒感染和腫瘤也促使鐵蛋白積累[33]。鐵蛋白通過螯合被感染組織和裂解的組織中過量的鐵,可以避免鐵毒害,同時也能阻止病原體擴散到其他組織,而大豆根部被線蟲感染而引起的鐵蛋白合成,也可能是大豆結瘤過程被抑制所致[38]。

2.5 抗氧化功能

所有的鐵蛋白都可以在有氧條件下與溶液中的二價鐵離子反應,鐵離子螯合在內部的空心結構中,抑制鐵氧化反應,從而保護細胞不受鐵過量引起的氧化損害;而且亞鐵氧化中心能利用Fenton反應的反應物阻止自由基的產生,所以認為鐵蛋白具有抗氧化功能[39]。

在正常的生長條件下,植物鐵蛋白天然積累在一些低光合活性的組織中,它們主要在植物的發育過程和植物對環境脅迫的適應性中起作用。在逆境脅迫條件下,植物光合作用中產生的氧自由基及金屬離子(主要是鐵離子)催化的Fenton反應是氧自由基的主要來源,植物鐵蛋白通過貯藏過量的鐵,降低植物體細胞內自由鐵離子濃度,從而減少氧自由基的產生,降低氧自由基帶來的損害[1]。

3 植物鐵蛋白基因的克隆、表達調控及轉化

3.1 植物鐵蛋白基因的克隆

Hyde等[13]于1963年第1次報道鐵蛋白以來,植物鐵蛋白的研究取得了迅速發展,目前國內外已分別從多種植物中克隆出鐵蛋白基因的完整cDNA序列[40-45](表1)。

3.2 植物鐵蛋白基因的表達調控

鐵蛋白在動物體中定位于胞質中,而在植物體定位在質體中[30]。在單子葉和雙子葉植物中已經克隆到一些編碼鐵蛋白的cDNA序列。Van Wuytswinkel和Briat[46]認為植物鐵蛋白亞基首先合成一種前體物質,其N-端具有超過70個氨基酸殘基的獨特序列。它由兩部分組成,第一部分約為40個氨基酸殘基的運輸肽(transit peptide,TP),負責質體定位,并在進入細胞器后被剪切掉了;另一部分為突出肽(extension peptide,EP)序列,是植物特有的序列,約有30個氨基酸殘基,位于成熟鐵蛋白N-端,可能是體外蛋白質穩定性調控的一個重要決定因素。植物鐵蛋白的突出肽,含有一段α-螺旋,位于蛋白質外殼的外表面,靠近可能參與鐵蛋白和其環境之間進行鐵交換的通道。在體外鐵交換的過程中,這個突出肽是自由基裂解的位點,并且在體內可能導致鐵蛋白的降解。突變體分析確認突出肽在維持鐵蛋白的蛋白質穩定性中有作用[47]。

表1 植物中已注冊的鐵蛋白基因[40-45]Table 1 Gene of ferritin in plant registered in GeneBank

動物細胞中,對鐵發生反應的鐵蛋白調控主要發生在翻譯水平上[48],而植物鐵蛋白基因的調控多數發生在轉錄水平(或轉錄后水平)[47]。Wei和Elizabeth[48]通過啟動子刪除,發現在大豆葉中鐵蛋白啟動子上游序列-304～-218 bp的86 bp是非常必需的,稱之為鐵調控元件(iron regulatory element,IRE),控制由鐵介導的鐵蛋白基因去阻遏作用。且IRE和其他任何已知啟動子或者IRE之間沒有序列同源性,對環境刺激顯示出很強的專一性,只有鐵離子對鐵蛋白表達具有影響,鹽脅迫、干旱和H2O2都不起作用。Wicks和Entsch[49]在二倍體豇豆的葉片中發現了3個編碼鐵蛋白的基因,每個基因都有特定的氨基酸序列并編碼一個蛋白質亞基。關于鐵蛋白的表達調控問題,已有研究表明,鐵在轉錄和翻譯水平上直接調節著鐵蛋白的合成[50]。植物中部分調節作用是通過傳導途徑來實現的,例如,在玉米中,這種調控有2條不同的途徑:一是植物激素ABA參與控制基因的表達,二是通過鐵和還原信號來調控,在低鐵濃度下并有氧化劑如H2O2的參與,并受抗氧化劑的抑制[51,52]。

植物鐵蛋白在細胞內由一個小的基因家族編碼合成[53]。Jean-Michel等[16]報道擬南芥的4種鐵蛋白基因,其中AtFer1和AtFer3的mRNA含量在鐵誘導下迅速增加,而AtFer2對鐵誘導無任何反應,是由于在AtFer1的5′-UTR區有15 bp的cis調控元件。AtFer2是種子中僅有的一種鐵蛋白,其他3種在營養器官中表達,而在種子中未見表達。Fobis等[18]克隆出了玉米鐵蛋白的基因ZmFer1和ZmFer2,2個基因均由8個外顯子和7個內含子組成,且位置相同,但兩者3′端非翻譯區和轉錄起始區及啟動子序列有差異,而且也分別受不同的途徑調控。鐵誘導鐵蛋白mRNA的積累是短暫的,在葉中較多,而在根中受鐵的影響,則較葉片小。其他一些因素如外源激素和環境脅迫等也誘導鐵蛋白基因的表達。而Goto等[54]認為,由于鐵蛋白基因是以基因家族的形式存在,則可能存在一類獨特的鐵蛋白,此種蛋白除了能夠結合鐵以外,還可以較為容易地結合其他重金屬元素。用轉基因技術將鐵蛋白基因轉入植物體內,可以培育出能耐重金屬脅迫的植株,這為利用轉鐵蛋白基因植物凈化土壤和水,從而整治環境污染提供了可能。

3.3 植物鐵蛋白基因的遺傳轉化

Goto等[54-56]通過農桿菌介導,將大豆鐵蛋白cDNA分別轉入水稻、萵苣(Lactuca sativa)、煙草中發現:轉入水稻后,在水稻特異性種子存儲蛋白谷蛋白啟動子GluB-1控制下,只在谷粒中富集鐵,其他部位中的鐵含量則與正常植株沒多大差異,且發現含鐵量是對照的1.2～1.7倍。據此,他們認為,這與GluB-1啟動子驅動鐵蛋白的表達模式有關。并估計這可以滿足30%～50%成年人每天對鐵的需求;由35S啟動子驅動轉入萵苣后,轉基因植物的生長速度也比野生型的快許多,其鮮重比對照高出27%～42%,且發現鐵含量明顯提高;而通過CaMV35S啟動子將大豆鐵蛋白基因轉入煙草,其營養組織中鐵含量提高30%～40%。

為了提高水稻種子中的鐵含量和增強鐵的生物利用效率,Lucca等[57]也將菜豆鐵蛋白基因轉入水稻,同時將曲霉菌(Aspergillus f umigatus)抗熱植酸酶引入水稻胚乳,且使富含半胱氨酸的內源金屬硫蛋白類似蛋白(metallothionein-like protein)過量表達,發現水稻種子中鐵含量提高了2倍,鐵吸收的抑制劑植酸也很容易被降解,并且過量的半胱氨酸還能迅速結合鐵離子,提高鐵的吸收。Georgia等[58]將從大豆中分離的cDNA序列導入水稻和小麥后,再用玉米組成型啟動子泛素-1表達,電感耦合氬等離子體光譜法(inductively coupled argon plasma spectrometry,ICAP)分析表明,只是在轉基因植物的營養組織中鐵水平有提高。水稻葉中比小麥的高一些,其中轉基因小麥葉中鐵蛋白含量提高50%,而轉基因水稻葉中則可以高達2倍。但是在2種植物的種子中都和野生型植株中的鐵含量相差不大。徐曉暉等[19]將豌豆鐵蛋白基因轉入到水稻中,發現轉基因水稻的種子和葉片組織中鐵含量比非轉基因株系的鐵含量均有所提高,其中部分株系種子中鐵含量比未轉基因株系提高了2.3倍。

Van wuytswinkel等[50]用CaMV35S啟動子將大豆鐵蛋白基因導入煙草后,發現轉基因煙草中鐵蛋白過量表達,根中鐵還原酶活性提高2～5倍,葉片中鐵含量增加2～3倍。同時伴隨鐵吸收的提高,植物對鐵的儲存能力也相應增加,對由除草劑百草枯引起的氧化脅迫的抗性也增強[31]。Deak等[17]將紫花苜蓿鐵蛋白基因導入煙草,獲得的轉基因煙草具有抵抗由氧化劑如百草枯等引起的氧化脅迫作用的能力,同時還具有抗病毒如煙草壞死病毒(tobacco necrosis virus)、三出交鏈孢(Alternaria alteoate)、灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的抗性。轉基因煙草植株由于葉片中積累了鐵蛋白,在過量鐵或百草枯處理引起的自由基毒害時,還能維持光合作用功能,并對病毒引起的壞死和真菌的感染表現出耐性,蛋白質通過截獲細胞中鐵,而阻止鐵參與Fenton反應,從而保護細胞免受因環境脅迫導致的細胞氧化性損傷。

蔬菜也是人類重要的食品,提高蔬菜中的鐵含量對防御鐵營養缺乏癥和提高小麥、水稻籽實的含鐵量一樣具有重要意義。菠菜(Spinaciaoleracea)以含鐵量豐富而備受歡迎,但其草酸的含量非常高,草酸和鈣結合可以引起腎結石,抑制鐵的吸收[59],所以發現一種新的含鐵量豐富的蔬菜十分必要。2002年,日本科學家成功地將大豆的鐵蛋白基因轉入萵苣(又稱生菜)細胞中,培育開發了可預防貧血癥的轉基因生菜,其鐵含量比一般生菜品種高出約1倍,達370～380 μg/g,這種轉基因生菜增強了葉子貯存鐵分子的能力,有利于吸收鐵元素[60]。

隨著近年來的研究,植物鐵蛋白轉基因研究取得了一定的進展,Beard等[61]于1996年用鐵結合蛋白和大豆等食物治療鼠的鐵缺乏癥,結果認為使用孟德爾和生物技術途徑提高大豆和其他種子中鐵結合蛋白的表達和種子鐵的其他可溶性成分將有助于全球性缺鐵問題的有效解決。Murray Kolb等[62]證明用鐵蛋白轉基因的水稻飼養小鼠產生的功效與用FeSO4喂養具有相同的功效,兩者都可防治貧血,說明采用生物技術實現外源鐵蛋白基因在植物中表達,提高自然種子中鐵結合蛋白的含量,是一條可持續解決或緩解全球鐵營養缺乏的途徑。

4 結語

植物中鐵蛋白是植物貯存鐵的主要形式,而且是生物體獲取鐵的主要來源,而提高生物體中的含鐵量,對加強鐵的補給及維持鐵平衡有重要意義。鐵蛋白作為貯存鐵原子、調控鐵生物功能、維持鐵平衡以及作為一種重要的脅迫反應蛋白,具有抗氧化功能,在植物發育中起重要作用。

目前,對于鐵蛋白在植物生理中所起的作用仍然知之不多,很多有關鐵蛋白在植物發育過程中的作用關系仍有待于深入研究。對植物不同發育階段鐵蛋白家族的各類成員進行表達分析,是研究和確定這些蛋白在植物生理學中所起作用的必要手段。另外,鐵的儲存機制和利用鐵蛋白基因表達清除氧化脅迫的機制,仍然不十分清楚。鐵蛋白結合鐵的操縱機制也許能提供一種阻止氧化傷害,增強植物對脅迫耐受性,減輕病害引起損失的新方法。值得引起注意的是:外源轉鐵蛋白和植物體內源鐵蛋白是否可以形成異源多聚體,這種異源多聚體是否具有功能,尚需進一步研究[57]。

抗逆基因工程主要集中在逆境條件下表達的某些基因和抗逆代謝過程中某些酶的研究,其分離、克隆和轉化一直是國內外科學家研究的熱點,植物抗逆性是十分復雜的性狀,一般由多基因調控[63,64]。逆境會引起植物基因表達發生改變,關閉一些正常表達的基因,啟動一些與逆境相適應的基因,目前,對某些逆境誘導蛋白的生化功能缺乏了解[65]。因此,植物鐵蛋白作為一種脅迫反應蛋白,需要更深入的研究其逆境條件下的生理生化特性,并期待可以通過最新的基因工程、作物育種技術,培育新的抗性作物等,進一步證實鐵蛋白生理功能及其關系,加強對植物鐵蛋白的研究、應用及推廣。

[1]Yona C,Philip B.Iron nutrition of plants in calcareous soils[J].Advances in Agronomy,1982,135:217-240.

[2]Anderson W B.Diagnosis and correction of Fe deficiency in field crops:An overview[J].Journal of Plant Nutrition,1982,5:785-795.

[3]蘇振渝.毛皮動物缺鐵性貧血[J].北方牧業,2003,24:27.

[4]蔡秋藝,郭長虹,毛文艷,等.植物鐵蛋白在人類鐵營養中的作用[J].中國農學通報,2007,23:125-128.

[5]Andrews S C,Arosio P,Bottke W,et al.Structure,function and evolution of ferritins[J].Journal of Inorganic Biochemistry,1992,47:161-174.

[6]Harrison P M,Arosio P.The ferritins:Molecular properties,iron storage function and cellular regulation[J].Biochimica et Biophysica Acta,1996,1275:161-203.

[7]Goto F,Yoshihara T,Masuda T,etal.Genetic improvement of iron content and stress adaptationin plants using ferritin gene[J].Biotechnology&Genetic Engineering Reviews,2001,18(3):51-71.

[8]LaulhereJ P,Briat J F.Iron release and uptake by plant ferritin:Effects of pH,reduction and chelation[J].Biochemical Journal,1993,290:693-696.

[9]Briat J F.Metal-iron-mediated oxidative stress and its control[A].In:Montagu M,Inze D,Oxidative Stress in Plants[M].London:Talor and Francis Publishers,2002:171-189.

[10]習陽,劉祥林,黃勤妮.植物鐵蛋白轉基因的應用[J].植物生理學通訊,2003,39(3):284-288.

[11]Briat J F.Roles of ferritin in plants[J].Journal of Plant Nutrition,1996,19(8-9):1331-1342.

[12]Proudhon D,Briat J F,Lescure A M.Iron induction of ferritin synthesis in soybean cell suspensions[J].Plant Physiology,1989,90:586-590.

[13]Hyde B B,Hodge A J,Kahn A,et al.Studies of phytoferritin identification and localization[J].Journal of Ultrastructure Research,1963,9:248-258.

[14]Lobreaux S,Yewdall S J,Briat J F,et al.Amino-acid sequence and predicted three-dimensional structure of pea seed(Pisum sativum)ferritin[J].Biochemical Journal,1992,288:931-939.

[15]Lescure A M,Proudhon D,Pesey H,etal.Ferritin gene transcription is regulated by iron in soybean cell cultures[J].Proceedings of the National Academy of Sciences,USA,1991,88:8222-8226.

[16]Jean-Michel P,Van Wuytswinkel O,Briat J F,et al.Characterization of an iron-dependent regulatory sequence involved in the transcriptional control of AtFer1 and ZmFer1 plant ferritin genes by iron[J].The Journal of Biological Chemistry,2001,276(8):5584-5590.

[17]Deak M,Horvath G V,Davletova S.Plants ectopically expressing the iron-binding protein,ferritin,are tolerant to oxidative damage and pathogens[J].Nature Biotechnology,1999,17(2):192-196.

[18]Fobis-Loisy I,Loridon K,Lobreaux S,et al.Structure and differential expression of two maize ferritin genes in response to iron and abscisic acid[J].European Journal of Biochemistry,1995,232(3):609-619.

[19]徐曉暉,郭澤建,程志強,等.鐵蛋白基因的水稻轉化及其功能初步分析[J].浙江大學學報(農業與生命科學版),2003,29(1):49-54.

[20]葉霞.蘋果、梨鐵蛋白基因的克隆及菜豆鐵蛋白基因在轉基因蘋果和番茄植株中的表達特性研究[D].南京:南京農業大學,2006.

[21]杜仁杰,曲躍軍,吳麗麗,等.過量表達鐵蛋白基因的轉基因煙草抗Co2+能力分析[J].黑龍江醫藥,2009,22(3):302-306.

[22]Harrison P M,Artymiuk P J,Ford G C,et al.Probing structure-function relations in ferritin and bacterioferritin[J].Advances in Inorganic Chemistry,1991,36:449-486.

[23]Harrison P M,Ford G C,Smith J M A,et al.The location of exon boundaries in the multimeric iron-storage protein ferritin[J].Biology Metals,1991,4:95-99.

[24]Ferreira F,Bucchini D,Martin M E,et al.Early embryonic lethality of H ferritin gene deletion in mice[J].The Journal of Biological Chemistry,2000,275(30):21-24.

[25]Lawson D M,Artymiuk P J,Yewdall S J,et al.Solving the structure of human H ferritin by genetically engineering intermolecular crystal contacts[J].Nature,1991,349:541-544.

[26]Ragland M,Theil E C.Ferritin(mRNA,protein)and iron concentrations during soybean nodule development[J].Plant M olecular Biology,1993,21:555-560.

[27]葉霞,黃曉德,陶建敏,等.轉基因蘋果組培苗鐵蛋白基因在轉錄水平上的表達[J].果樹學報,2006,23(4):491-494.

[28]Roswitha B,Renate M,Dieter N,etal.Excessive iron accumulation in the pea mutants dgl and brz:Subcellular localization of iron and ferritin[J].Planta,1998,207:217-223.

[29]Manuel A M,Lisa M B,Pedro R,et al.Stress-induced legume root nodule senescence:Physiological,biochemical,and structural alterations[J].Plant Physiology,1999,121(1):97-112.

[30]寧春紅,楊東鶴,蔡秋藝,等.植物鐵蛋白與植物發育[J].黑龍江農業科學,2007,4:103-104.

[31]Seckbach J.Studies on the deposition of plant ferritin as influenced by iron supply to iron-deficient beans[J].Journal of Ultrastructure Research,1968,22:413-423.

[32]Lobr éaux S,Briat J F.Ferritin accumulation and degradation in different organs of pea(Pisum sativum)during development[J].Biochemical Journal,1991,274:601-606.

[33]Huang J S,Barker K R.Influence of Heterodera glucines on leghemoglobins of soybean nodules[J].Phytopathology,1983,73:1002-1004.

[34]Becana M,Moran J F,Iturbe-Ormaetxe I.Iron-dependent oxygen free radical generation in plants subjected to environmental stress:Toxicity and antioxidant protection[J].Plant and Soil,1998,201:137-147.

[35]Balla G,Jacob H S,Balla J,et al.Ferritin:A cytoprotective antioxidant stratagem of endothelium[J].The Journal of Biological Chemistry,1992,267:18148-18153.

[36]Marinos N G.Multifunctional plastics in the meristematic region of potato tuber buds[J].Journal of Ultrastructure Research,1967,17:91-113.

[37]Theil E C,Hase T.Plant and microbial ferritin,and cellular function in animals,plants and microorganisms[J].Annual Review of Biochemistry,1993,56:289-315.

[38]吳平,印莉萍,張立平.植物營養分子生理學[M].北京:科學技術出版社,2001.

[39]劉寶娟,張文兵.鐵蛋白的結構、功能及表達調控[J].飼料工業,2009,30(4):42-47.

[40]Alison J W,Ronald E W,Barrie E.Occurrence and expression of members of the ferritin gene family in cowpeas[J].Biochemical Journal,1999,337:523-530.

[41]Sczekan S R,Joshi J G.Isolation and characterization of ferritin from soypeas[J].Journal of Biological Chemistry,1987,262(28):13780-13788.

[42]Vicky B W,Charles A.Leaf senescence in Brassicanapus:Cloning of senescence related genesby subtractive hybridization[J].Plant Molecullar Biology,1997,33(5):821-834.

[43]Jiang T B.Isolation and expression pattern analysis of two ferritin genes in tobacco[J].Journal of Integrative Plant Biology,2005,47:44-47.

[44]郭長虹,王永斌,李麗婭,等.黃花苜蓿鐵蛋白基因cDNA的克隆與序列分析[J].哈爾濱工業大學學報,2009,41(3):141-145.

[45]周志欽,成明昊,周澤揚,等.蘋果鐵結合蛋白基因的克隆和序列分析[J].生物工程學報,2001,17(3):342-344.

[46]Van Wuytswinkel O,Briat J F.Conformational change and in vitro core-formation modifications induced by site-directed mutagenesis of the specific N-terminus of pea seed ferritin[J].Biochemical Journal,1995,305:959-965.

[47]Gaymard F,Boucherez J,Briat J F.Characterization of a ferritin mRNA from Arabidopsisthaliana accumulated in response to iron through an oxidative pathway in dependent of abscisic acid[J].Biochemical Journal,1996,318:67-73.

[48]Wei J Z,Elizabeth C T.Identification and characterization of the iron regulatory element in the ferritin gene of a plant(soybean)[J].The Journal of Biological Chemistry,2000,275(23):17488-17493.

[49]Wicks R E,Entsch B.Functional genes found for three different plant ferritin subunits in the legume,Vigna unguiculata[J].Biochemical and Biophysical Research Communications,1993,192(2):813-819.

[50]Van Wuytswinkel O,Vansuyt G,Grignon N,et al.Iron homeostasisalteration in transgenic tobacco overexpressing ferritin[J].The Plant Journal,1999,17(1):93-97.

[51]Briat J F,Lobreaux S.Iron transport and storage in plants[J].Trends in Plant Science,1997,2:187-193.

[52]Lobreaux S,Thoiron S,Briat J F.Indruction of ferritin synthesis in maize leaves by an iron-mediated oxidative stress[J].The Plant Journal,1995,8:443-449.

[53]Petit J M,Briat J F,Lobreaux S.Structure and differential expression of the four members of the Arabidopsisthaliana ferritin gene family[J].Biochemical Journal,2001,359:575-582.

[54]Goto F,Yoshihara T,Saiki H.Iron accumulation and enhanced growth in transgenic lettuce plants expressing the iron-binding protein ferritin[J].Theoretical and Applied Genetics,2000,100:658-664.

[55]Goto F,Yoshihara T,Shigemoto N.Iron fortification of rice seed by the soybean ferritin gene[J].Nature Biotechnology,1999,17:282-286.

[56]Goto F,Yoshihara T,Saiki H.Iron accumulation in tobacco plants expressing soybean ferritin gene[J].Transgenic Research,1998,7:173-180.

[57]Lucca P,Hurrell R,Potrykus I.Fighting iron deficiency anemia with Iron-rich rice[J].Journal of the American College of Nutrition,2002,21(3):184-190.

[58]Georgia D,Paul C,Eva S.Constitutive expression of soybean ferritin cDNA in transgenic wheat and rice results in increased iron levels in vegetative tissues but not in seeds[J].Transgenic Research,2000,9:445-452.

[59]Theil E C,Burton J W,Beard J L.A sustainable solution for dietary iron deficiency through plant biotechnology and breeding to increase seed ferritin control[J].European Journal of Clinical Nutrition,1997,51(Suppl 4):28-31.

[60]劉燕.紅小豆鐵蛋白基因的克隆及在水稻中的轉化[D].北京:中國農業大學,2005.

[61]Beard J L,Burton J W,Theil E C.Purified ferritin and soybean meal can be sources of iron for treating iron deficiency in rats[J].Journal of Nutrition,1996,126(1):154-160.

[62]Murray Kolb L E,Takaiwa F,Goto F,et al.Transgenic rice is a source of iron for iron-depleted rats[J].Journal of Nutrition,2002,132(5):957-960.

[63]梁哲,姜三杰,未麗,等.三葉草基因工程研究進展[J].草業學報,2009,18(2):205-211.

[64]張振霞,楊中藝,儲成才.禾本科牧草與草坪草轉基因研究進展[J].草業學報,2004,13(6):92-98.

[65]盧少云,郭振飛.草坪草逆境生理研究進展[J].草業學報,2003,12(4):7-13.