新观点首提植物吸收铁第三种策略是微生物铁载体

近日，南京农业大学沈其荣团队LorMe实验室教授韦中联合中国农业大学张福锁团队研究员顾少华、教授左元梅，西南大学柑桔研究所副研究员王男麒和苏黎世大学定量生物医学系教授 Rolf Kümmerli 在国际期刊《自然—植物》上发表综述论文，提出植物可通过直接吸收微生物铁载体结合铁的“机理III”途径获取铁元素。该文章阐明了机理III的潜在分子路径，强调其在提升作物铁生物强化、缓解人类缺铁问题中的重要应用前景，从而推动植物铁营养理论由“植物主导”向“植物—微生物协同调控”的新范式转变。

铁不仅对人重要，对植物同样至关重要。铁是植物进行光合作用、呼吸作用和DNA修复等生命活动的关键元素。然而，在大多数土壤中，尤其是中性或碱性土壤，铁虽含量丰富，却难以被植物吸收，这就导致植物“缺铁性饥饿”。这种饥饿不仅会使作物生长缓慢、叶片发黄，还会导致粮食中铁含量不足，进而影响人类健康，造成全球性的“隐性饥饿”。

对于植物如何从土壤中获取铁，科学界曾提出了两个经典理论——还原法（机理I）和螯合法（机理II）。前者通过酸化土壤并把难吸收的三价铁还原为二价铁来吸收；后者则依赖植物自身分泌的有机物——“植物铁载体”（称为植物螯合物）来捕获土壤中的铁，再被植物根部吸收。

该文章提出，植物获取铁元素的策略远不止这两种方法，植物还可以直接利用土壤中微生物分泌的“铁载体”吸收铁。这种新的策略，被命名为机理III。

土壤中生活着成千上万种微生物，它们也需要铁，并会分泌一种具有强大“捕铁”能力的天然分子——微生物铁载体。这些分子就像“强力磁铁”，可以溶解和抓取土壤中难以利用的铁元素。

研究发现，这些微生物铁载体不仅帮助微生物自身，还能为植物“送铁”！多种研究显示，当植物生长在“灭菌土壤”（没有微生物）中时，明显会出现缺铁症状，而在含有丰富微生物的自然土壤中，植株则铁营养更好。

文章指出，植物可以直接吸收微生物铁载体—铁复合物（即铁与微生物铁载体结合后的形式），就像直接吃“打包好的铁营养”，而不需要通过还原或替换配体等复杂过程。研究团队提出了三种可能的吸收途径，包括：植物常规铁载体运输蛋白也可能运输微生物铁载体—铁复合物；植物可能存在未知的专门微生物铁载体运输蛋白；甚至可能通过胞吞作用，将整个微生物铁载体-铁复合物“吞”进去。

这些发现打破了传统“植物只能靠自己吸铁”的认知，首次把植物铁吸收机制拓展为生态协同过程——植物、土壤和微生物之间，相互合作，共同完成铁营养的获取。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-025-02171-x