扬州大学于恒秀团队通过水稻深绿穗突变体鉴定到一个光合作用负调控因子学术资讯

来源：BioArt植物

光合作用将光能转化为化学能，提高其效率是农作物增产的有效手段【1】。光合作用过程中的生物合成途径（叶绿素合成和卡尔文循环等）已比较清晰，相关基因的表达调控已成为植物学研究的热点。植物中成对的转录因子GOLDEN2-LIKE (GLK1 and GLK2) 在叶绿素合成和叶绿体发育过程中发挥重要作用【2】。然而，该转录因子对的活性调控还有待深入研究。

近日，扬州大学农学院于恒秀团队在Plant Physiology在线发表了题为DEEP GREEN PANICLE1 suppresses GOLDEN2-LIKE activity to reduce chlorophyll synthesis in rice glumes的研究论文，鉴定了一个水稻光合作用的负调控因子并解析其作用机制。

该研究通过诱变得到一个水稻稻穗深绿的突变体dark green panicle1 (dgp1)。突变体颖壳中叶绿素含量显著高于野生型。通过图位克隆分离了突变基因DGP1并进行了敲除验证。DGP1过表达植株的叶片及穗子均呈现褪绿表型。

DGP1过表达植株（OE-1, OE-2）与野生型株型、穗子及叶片对比

DGP1包含一个植物特异且保守的TIGR01589结构域。亚细胞定位结果表明其在细胞内遍在定位。DGP1基因在水稻绿色组织特异表达且其表达受到光的诱导。叶绿素合成的起始步骤及后期步骤（原卟啉IX到叶绿素）催化蛋白的编码基因在突变体中上调表达。这些差异基因与拟南芥AtGLK所调控的叶绿素合成基因高度吻合。研究人员运用酵母双杂交及双分子荧光互补实验证明了DGP1与OsGLK1、OsGLK2均存在相互作用。启动子活性实验表明，DGP1能够抑制OsGLK1对其靶启动子的激活作用。这些结果表明，DGP1通过抑制OsGLK对靶基因的转录激活作用来负调控水稻光合作用。研究人员还对突变体只在穗部出现表型的可能原因进行了讨论。

扬州大学农学院青年教师张超为本文的第一作者，于恒秀教授为通讯作者。博士生张建祥及已毕业硕士生汤玉洁等参与部分工作。该研究得到了科技部、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的资助。

参考文献

【1】 Long SP, Marshall-Colon A, Zhu XG (2015) Meeting the global food demand of the future by engineering crop photosynthesis and yield potential. Cell 161: 56-66

【2】 Waters MT, Wang P, Korkaric M, Capper RG, Saunders NJ, Langdale JA (2009) GLK transcription factors coordinate expression of the photosynthetic apparatus in Arabidopsis. Plant Cell 21: 1109-1128

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