胡培松院士团队揭示低温逆境下水稻叶绿体发育的分子机制

科技工作者之家 2021-07-22

近日,中国水稻研究所水稻品质遗传改良创新团队研究阐明了PPR蛋白CDE4在水稻叶绿体发育,特别是在低温胁迫条件下维持水稻叶绿体正常发育的分子机制,对深入了解PPR家族蛋白的生物学功能及叶绿体发育调控的分子机理具有重要意义。相关研究成果发表在《植物学报(Journal of Integrative Plant Biology)》上。

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据介绍,叶绿体是植物进行光合作用的细胞器,为植物生长发育提供必要的能量和代谢物质。叶绿体是一个半自主细胞器,自身包含了少量遗传信息,其正常发育并行使功能需要质体和核基因组的协同作用。核基因编码的PPR家族蛋白已被证实参与叶绿体和线粒体RNA的剪切和编辑,进而调控其正常发育,水稻中约有477个核基因编码PPR家族蛋白,但是大多数PPR蛋白的功能尚不清楚。

研究团队筛选到了一个低温白化的水稻突变体cde4,在20℃低温条件下,突变体中叶绿体基因rpl2、ndhA和ndhB的转录本均不能够被正常剪切,叶绿体发育异常,呈现白化表型;而在32℃条件下,上述叶绿体基因能被正常剪切,叶色恢复正常。进一步研究发现CDE4编码一个新的P型PPR蛋白;同时,CDE4能够与鸟苷酸激酶(V2)互作,V2可以增强CDE4的稳定性;此外,在突变体cde4中过量表达V2 ,过表达株系叶绿体RNA可以在低温条件下被正常剪切,叶绿体发育及叶色均恢复正常。

该研究得到中国农科院科技创新重大工程、浙江省自然科学基金、浙江省高层次人才特支计划等项目的资助。

来源:中国农业科学院

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水稻 低温 PPR蛋白CDE4

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