One of the beneficial effects of silicon (Si) is to improve nutrient imbalance including deficiency and excess of nutrients, however the molecular mechanisms underlying this effect are still poorly understood. In this study, we investigated the interaction between Si and zinc (Zn) in rice by using a mutant (lsi1) defective in Si uptake and its wild type (WT, cv. Oochikara) at different Zn levels. High Zn inhibited the root elongation of both WT and lsi1 mutant, but Si did not alleviate this inhibition in both lines. By contrast, Si supply decreased Zn concentration in both the roots and shoots of the WT, but not in the lsi1 mutant. A short-term (24 h) labeling experiment with stable isotope 67 Zn showed that Si decreased 67 Zn uptake, but did not affect the root-to-shoot translocation and distribution ratio to different organs of 67 Zn in the WT. Furthermore, Si accumulated in the shoots, rather than Si in the external solution, is required for suppressing Zn uptake, but this was not caused by Si-decreased transpiration. A kinetic study showed that Si did not affect Km value of root Zn uptake, but decreased Vmax value in the WT. Analysis of genes related with Zn transport showed that among ZIP family genes, the expression of only OsZIP1 implicated in Zn uptake, was down-regulated by Si in the WT, but not in the lsi1 mutant. These results indicate that Si accumulated in the shoots suppresses the Zn uptake through down-regulating the transporter gene involved in Zn uptake in rice. This article is protected by copyright. All rights reserved.

中文翻译：

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硅通过下调水稻锌转运蛋白基因抑制锌的吸收

硅 (Si) 的有益作用之一是改善营养失衡，包括营养缺乏和过量，但这种作用背后的分子机制仍知之甚少。在这项研究中，我们通过使用在不同锌水平下 Si 吸收缺陷的突变体 (lsi1) 及其野生型 (WT, cv. Oochikara) 研究了水稻中 Si 和锌 (Zn) 之间的相互作用。高 Zn 抑制了 WT 和 lsi1 突变体的根伸长，但 Si 并没有减轻这两个品系的这种抑制。相比之下，Si 供应降低了 WT 根和芽中的 Zn 浓度，但在 lsi1 突变体中没有。用稳定同位素 67 Zn 进行的短期（24 小时）标记实验表明，Si 降低了 67 Zn 的吸收，但不影响 WT 中 67 Zn 从根到地上部的易位和分配比。此外，抑制 Zn 吸收需要 Si 积累在枝条中，而不是外部溶液中的 Si，但这不是由 Si 减少蒸腾作用引起的。动力学研究表明，Si 不影响根吸收锌的 Km 值，但降低了 WT 中的 Vmax 值。与锌转运相关的基因分析表明，在 ZIP 家族基因中，只有 OsZIP1 的表达与锌吸收有关，在 WT 中被 Si 下调，但在 lsi1 突变体中没有。这些结果表明，在芽中积累的硅通过下调参与水稻锌吸收的转运蛋白基因来抑制锌的吸收。本文受版权保护。版权所有。但这不是由Si减少的蒸腾作用引起的。动力学研究表明，Si 不影响根吸收锌的 Km 值，但降低了 WT 中的 Vmax 值。与锌转运相关的基因分析表明，在 ZIP 家族基因中，只有 OsZIP1 的表达与锌吸收有关，在 WT 中被 Si 下调，但在 lsi1 突变体中没有。这些结果表明，在芽中积累的硅通过下调参与水稻锌吸收的转运蛋白基因来抑制锌的吸收。本文受版权保护。版权所有。但这不是由Si减少的蒸腾作用引起的。动力学研究表明，Si 不影响根吸收锌的 Km 值，但降低了 WT 中的 Vmax 值。与锌转运相关的基因分析表明，在 ZIP 家族基因中，只有 OsZIP1 的表达与锌吸收有关，在 WT 中被 Si 下调，但在 lsi1 突变体中没有。这些结果表明，在芽中积累的硅通过下调参与水稻锌吸收的转运蛋白基因来抑制锌的吸收。本文受版权保护。版权所有。在 WT 中被 Si 下调，但在 lsi1 突变体中没有。这些结果表明，在芽中积累的硅通过下调参与水稻锌吸收的转运蛋白基因来抑制锌的吸收。本文受版权保护。版权所有。在 WT 中被 Si 下调，但在 lsi1 突变体中没有。这些结果表明，在芽中积累的硅通过下调参与水稻锌吸收的转运蛋白基因来抑制锌的吸收。本文受版权保护。版权所有。