矿质营养在植物生长发育进程中扮演着极为重要的角色，矿质营养吸收利用效率的高低直接决定作物的产量与品质。目前，有关植物/作物矿质营养的研究大多聚焦于氮素和磷素，而其它众多金属元素的研究相对滞后。此外，过往研究大多以拟南芥和水稻作为研究对象，针对其它作物的研究则较为欠缺。玉米作为全球范围内举足轻重的粮食与饲料作物，金属离子在其生长、发育、渗透调节、信号传导、抗逆以及溶质储存等关键生理过程中发挥不可或缺的作用，最终影响玉米产量和品质。因此，深入解析玉米对各类金属离子的吸收、分配以及利用机制，对于培育养分高效利用玉米新品种意义重大。

近日， 国农业大学生物学院王毅教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表中题为“Metal ion transport in maize, surviving in a variable nutrient environment”的综述论文。该综述系统总结了玉米中金属元素吸收、转运、分配、利用的分子调控机制，并讨论了其中的关键基因在玉米育种中的应用价值。

该综述从大量金属离子、微量金属离子和离子毒害三个层面展开论述。钾、钙和镁是植物生长发育必需的大量金属元素，参与众多生理过程。微量金属元素，如铁、锰和锌，在植物细胞中通常作为酶的辅因子参与调节多种酶促反应。若这些矿质元素在土壤中含量较低，则会限制玉米的生长发育。对于某些C 4和CAM植物，钠属于必需的微量矿质元素，但盐碱地中过量的钠会抑制植物对其它矿质元素的吸收，并对植物产生盐胁迫。此外，土壤中的铝、镉和铅等重金属元素容易被玉米吸收，对植物的生长发育造成胁迫，并通过食物链对人类健康构成潜在威胁。因此，植物必须进化出系统而精密的机制以增强对必需矿质元素的吸收与利用能力，同时降低有害金属元素在植物体内的积累。该文综述了玉米对金属离子吸收和转运的研究进展，重点介绍了胁迫条件下金属离子转运体的调控机制，并讨论了提高玉米养分利用效率的未来挑战。

金属离子在玉米胚乳转移层(BETL)中的转运

定位于玉米胚乳转移层(BETL)的ZmNPF7.9可以作为糖转运体，介导蔗糖和葡萄糖向胚乳转运。同时，ZmNPF7.9介导钾离子向玉米籽粒胚乳的转运。ZmNRAMP3和ZmYSL11参与铁离子在玉米籽粒中的装载，ZmHMA8水解ATP产生跨膜质子梯度，为这一运输过程提供能量。转录因子ZmNAC78调控BETL中ZmNRAMP3、ZmYSL11和ZmHMA8基因的表达，从而影响铁离子转运。此外，ZmZIP5可以介导玉米籽粒中锌离子和铁离子向胚乳的转运。

作者简介

中国农业大学生物学院博士研究生王康祺和吴子麒为该综述共同第一作者，中国农业大学生物学院王毅教授和农学院张美玲博士为共同通讯作者。相关工作得到国家科技重大专项和国家自然科学基金的资助。