High stability ferric chelates result in decreased iron uptake by the green alga Chlorella kessleri owing to decreased ferric reductase activity and chelation of ferrous iron

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Abstract:

Cells of the green alga Chlorella kessleri Fott et Nováková use a reductive mechanism for iron acquisition. Iron-limited cells acquired iron more rapidly from a chelator with a lower stability constant for Fe3+ (hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid (HEDTA)) than from a chelator with a higher stability constant (N,N′-di[2-hydroxybenzyl)ethylenediamine-N,N′-diacetic acid (HBED)). Furthermore, iron uptake rates decreased with increasing chelator concentrations at constant iron concentration. The negative effects of elevated HBED levels on iron uptake could be partly alleviated by the addition of Ga3+, which suggests that iron-free chelator has a negative effect on iron acquisition by competing for Fe2+ with the ferrous transport system. Furthermore, ferric reductase activity progressively decreased with increasing concentrations of both chelators (in the iron-free form). This effect was not alleviated by Ga3+ addition and was apparently caused by the direct inhibition of the reductase. Overall, we conclude that chelators with high stability constants for Fe3+ decrease iron acquisition rates by Strategy I organisms via three separate mechanisms.

Les cellules de l'algue verte Chlorella kessleri utilisent un mécanisme réducteur pour l'acquisition du fer. Les cellules limitées par le fer acquièrent le fer plus rapidement à partir du chélateur, qu'est l'acide hydroxyéthyléthylenediaminetriacétique (HEDTA), possédant une constante de stabilité inférieure pour le Fe3+, que le chélateur acide N,N′-di[2-hydroxybenzyl)éthylènediamine-N,N′-diacétique (HBED), ayant une constante de stabilité plus élevée. De plus, les taux d'absorption du fer diminuent avec une augmentation des concentrations des chélateurs, en présence d'une concentration constante de fer. Les effets négatifs de teneurs élevées en (HBED) sur l'absorption du fer, peuvent être partiellement allégés par l'addition de Ga3+; ceci suggère que le chélateur sans fer exerce un effet négatif sur l'acquisition du fer, par compétition pour le Fe2+ avec le système de transport ferreux. De plus, l'activité de la réductase ferrique diminue progressivement avec une augmentation des concentrations des deux chélateurs (sous la forme sans fer); cet effet n'est pas amoindri par l'addition de Ga3+ et est apparemment causé par l'inhibition directe de la réductase. Dans l'ensemble, les auteurs concluent que les chélateurs ayant une constante de stabilité élevée pour le Fe3+ diminuent les taux d'acquisition du fer par les organismes de Stratégie I via trois mécanismes séparés.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2009

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  • Published since 1929, this monthly journal features comprehensive research articles and notes in all segments of plant sciences, including cell and molecular biology, ecology, mycology and plant-microbe interactions, phycology, physiology and biochemistry, structure and development, genetics, systematics, and phytogeography. It also publishes commentary and review articles on topics of current interest, contributed by internationally recognized scientists.

    Previously published as the Canadian Journal of Botany
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