中科院分子植物科学卓越创新中心郭房庆创建D1蛋白合成新途径学术资讯

来源：顶尖植物科学研究

2020年4月20日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心、植物分子遗传国家重点实验室郭房庆研究组在Nature Plants 发表了题为Nuclear-encoded synthesis of the D1 subunit of photosystem II increases photosynthetic efficiency and crop yield 的研究论文。

在光合生物中，光系统II（PSII）复合物是热损伤的主要目标。植物已经进化出一种修复过程，以防止受损PSII的积累。PSII的修复主要涉及蛋白质的从头合成，尤其是叶绿体psbA编码的D1亚基蛋白质。在这里我们报告由核基因组中的热响应启动子驱动的psbA互补DNA 的同素异形表达足以保护PSII免受D1蛋白的严重损失并显着提高拟南芥转基因植物的存活率，烟草和大米受热胁迫。出乎意料的是，我们发现D1蛋白的核起源补充通过提高净CO 2同化率以及增加生物量和谷物产量来显着刺激转基因植物的生长。这些发现代表了生物工程植物的突破，可以在正常和高温条件下实现有效的光合作用并提高作物的生产力。

该研究通过遗传工程手段在拟南芥、烟草和水稻中创建了一条全新的，且由高温响应启动子驱动的细胞核融合基因表达的D1蛋白合成途径，建立了植物细胞D1蛋白合成的“双途径”机制。增加细胞核源D1合成途径显著增强植物的高温抗性，光合作用效率，二氧化碳同化速率，生物量和产量。从为植物细胞增加一条全新的D1合成途径并显著提高光能利用效率而言，这一原始创新性的发现具有重要的理论意义和应用价值

郭房庆研究组陈娟华和陈思婷为该论文的第一作者，郭房庆研究员为通讯作者。该工作得到了中国科学院先导项目（B类）、科技部国家重点研发计划和国家自然科学基金委员会等项目的资助。

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