中國農業(yè)科學院作科所解析植物葉綠素合成調控新機制
2023年04月10日來源：中國農業(yè)科學院作物科學研究所
3月26日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團隊鑒定了一個在植物中高度保守、參與體內葉綠素穩(wěn)態(tài)的葉綠體蛋白，解析了其在光暗轉換條件下調控植物程序性細胞死亡的分子機制。相關研究結果在《新植物學家（New Phytologist）》在線發(fā)表。
葉綠體作為植物的半自主細胞器，不僅是光合作用的場所，也是葉綠素、氨基酸、脂肪酸、植物激素等重要代謝物的合成部位。葉綠素生物合成是一個受嚴密調控的動態(tài)過程。葉綠素代謝的紊亂不僅會直接影響光合作用等生理過程，還會導致程序性細胞死亡，影響植物的生長發(fā)育。
研究人員鑒定到一個定位于葉綠體類囊體膜、在植物中高度保守的新蛋白PCD8。試驗表明，敲除PCD8基因導致胚胎壞死；PCD8的核糖核酸干擾（RNAi）突變體在光暗轉換條件下表現(xiàn)為葉綠體受損、葉片出現(xiàn)壞死斑的表型。葉綠素合成通路分析表明，該突變體中葉綠素合成中間產物過量積累，從而激發(fā)單線態(tài)氧，最終導致細胞死亡。進一步通過遺傳和生化分析發(fā)現(xiàn)，PCD8與Clp蛋白酶及多個葉綠素合成蛋白相互作用，并促進Clp蛋白酶對葉綠素合成蛋白的降解。該研究揭示了PCD8蛋白參與調控葉綠素合成途徑的功能和分子機制，為進一步深入理解葉綠素合成調控提供了新的視角。
作科所已畢業(yè)博士生耿入丹為該論文的第一作者，周文彬研究員為通訊作者。此外，德國洪堡大學的Bernhard Grimm教授、德國馬普分子植物生理研究所的Ralph Bock教授、上海師范大學的黃繼榮教授參與了該研究。研究得到了國家自然科學基金、中國農業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1111/nph.18906
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