解析蓝细菌在玉米基因型中促进铁和锌生物强化的机制

《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Deciphering the mechanism of cyanobacterium-mediated biofortification of iron and zinc in maize genotypes

本研究评估了两种蓝细菌生物膜（An-Tr和An-PW5）对玉米籽粒铁锌生物强化效果，发现接种显著提升籽粒Fe和Zn含量，An-Tr分别提高0.31-0.43和0.46-0.66倍，An-PW5提高0.18-0.28和0.37-0.55倍，根系Fe结合还原酶活性增强及ZmZIP1等基因上调是其机制，且可减少氮肥25%，为可持续生物强化提供依据。

　　

摘要

背景

谷物中铁（Fe）和锌（Zn）的缺乏是主要的营养问题。基于蓝细菌的生物肥料在微量营养素动员方面显示出潜力，但它们在玉米籽粒中对铁/锌的吸收、转运和积累中的作用尚未得到充分研究。本研究采用随机区组设计（RBD），评估了蓝细菌Anabaena torulosa及其两种生物膜——A. torulosa与Trichoderma viride（An-Tr）或Providencia sp.（An-PW5）的组合——对玉米杂交种及其亲本自交系中铁和锌生物强化效果的影响。

结果

蓝细菌接种显著提高了籽粒中的微量营养素含量。与对照组相比，An-Tr处理组的铁含量增加了0.31至0.43倍，An-PW5处理组的铁含量增加了0.18至0.28倍；锌含量在An-Tr处理组中增加了0.46至0.66倍，在An-PW5处理组中增加了0.37至0.55倍。根系中铁螯合还原酶活性的提高促进了铁的吸收。基因表达分析显示，与推荐施肥剂量（RDF）相比，ZmZIP6和ZmZIP8基因的表达水平分别提高了574.12倍和900.04倍。在开花前阶段，ZmZIP1的表达与籽粒中的铁和锌、根系中的铁、叶片中的锌以及土壤中的铁呈强正相关。

结论

蓝细菌生物膜，特别是An-Tr和An-PW5，通过增强生理和分子水平上与微量营养素相关的酶的活性，促进了铁和锌向玉米籽粒的转运。这提高了玉米的营养价值，并使氮肥的投入量减少了约25%。这些发现为玉米的微量营养素生物强化提供了一种可持续的方法。? 2026 化学工业协会。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。资助方未参与研究的设计、数据收集、分析或解释、手稿的撰写，也未参与发表结果的决策。作者声明对本文讨论的任何产品或概念没有商业或专利利益。

数据可用性声明

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