植物在不同土壤pH值下具有不同的香豆素化学活性

植物有两种主要的从土壤中获取铁(Fe)的吸收机制。所采用的策略类型取决于植物的植物分类。在所谓的策略-I机制中，植物必须首先将三价铁(Fe3+)还原为二价铁(Fe2+)。只有这样，Fe2+才能作为自由离子被根吸收。

这种策略被非禾本科植物使用，例如油菜和模式植物拟南芥。属于禾本科的禾本科植物采用所谓的策略II。这些植物分泌螯合化合物，一旦与Fe3+螯合就可以被重新吸收。因此，铁输入根细胞不需要还原步骤。

“有趣的是，一些策略I植物在缺铁时也会通过根部释放代谢物到土壤中。其中一些是香豆素，”IPK科学家RicardoGiehl博士解释道，他是“分子植物营养”项目的联合负责人团体。然而，这些香豆素的生理作用尚未得到充分阐明。

在他们的工作中，研究人员能够证明，因缺铁而释放的两种香豆素的主要功能很大程度上取决于外部pH值。在微酸性条件下，香豆素，尤其是铁黄素，有助于维持Fe3+的还原。

在这里，铁黄素与膜结合酶铁还原氧化酶2(FRO2)一起作用，有效地将Fe2+吸收到根部。

如果培养基是碱性的，香豆素的生物合成就会从sideretin转变为fraxetin，研究小组发现这种反应取决于转录因子MYB72。在碱性pH下，铁黄素失去了还原甚至溶解来自沉淀源的Fe3+的能力，而fraxetin在这种pH条件下保留了高Fe3+动员能力。因此，fraxetin的主要功能不是直接还原Fe3+，而是为FRO2介导的还原提供可溶性Fe(III)螯合物。

“我们的研究表明，通过调整香豆素生物合成，植物可以根据土壤的当前pH值来招募特定的功能，”RicardoGiehl博士说。如果条件是微酸性，植物有利于合成优质的Fe3+还原剂铁黄素，而在高pH条件下，它们会直接合成弗拉西汀，即使在碱性条件下，弗拉西汀也能保留高的Fe3+动员能力。

通过他们的工作，研究人员为代谢物生物合成的环境依赖性精细调节提供了宝贵的见解，从而有助于进一步了解植物如何适应土壤中不同的pH条件。这些结果为在不同土壤条件下有针对性地提高植物生产力和植物健康开辟了新的可能性。