The Crop Journal | 华中农业大学涂金星团队在叶绿体发育机制方面取得新进展

    ▼叶绿体在光合作用中起关键作用，对植物生长和发育至关重要，也是影响作物产量的关键因素。

    叶绿体是高等植物中的半自主性细胞器，基因组很小，在其中行使功能的绝大多数蛋白是由细胞核基因编码的。

    而叶绿体的生物发生过程很复杂，相关调控机制仍然不清楚。

    RNA编辑是一种转录后修饰机制，是DNA转录形成mRNA后，发生碱基的插入、缺失或替换的现象。

    已有研究证明RNA编辑是蛋白质行使正常功能所必须的，能增加转录组和蛋白组的多样性，有利于生命体适应复杂环境的变化。

    然而相关研究主要集中在拟南芥、玉米和水稻中，在多倍体作物中报道甚少。

    近日，华中农业大学油菜团队在The Crop Journal在线发表了题为“BnaA02.YTG1, encoding a tetratricopeptide repeat protein, is required for early chloroplast biogenesis in Brassica napus”的研究论文，发现BnaA02.YTG1编码的TPR蛋白（tetratricopeptide repeat proteins）能够参与甘蓝型油菜叶绿体RNA编辑过程，影响叶绿体基因的转录后调控。

    该研究的自然突变体ytg由恢复系轮回选择群体后代分离得到，其生长发育迟缓，叶片黄化后期转绿，叶绿体发育滞后。

    通过分子标记定位、转基因功能互补和基因敲除实验以及表达分析，确定了基因BnaA02.YTG1（BnaA02g10480D）为该叶色突变体的候选基因。

    BnaA02.YTG1编码一个叶绿体定位的TPR蛋白，其缺失导致了该黄化表型。

    研究发现BnaA02.YTG1蛋白能够与MORF2、MORF8和OZ1等蛋白相互作用。

    作者利用生物信息学的方法预测到甘蓝型油菜叶绿体基因组中有29个RNA编辑位点，对ytg突变体中的叶绿体基因组转录本进行编辑检测，发现ndhD-2、ndhF-290、petL-5和ndhG-50的编辑水平显著降低，随着叶片转绿而升高，与叶色正常的4608（优良中国油菜品种ZS11的自交系）没有差异。

    在早期叶片中NDH复合体以及细胞色素b6f的功能严重受阻，说明RNA编辑的异常影响了相应的蛋白复合体的功能。

    因此，BnaA02.YTG1能够参与甘蓝型油菜叶绿体RNA编辑过程，影响叶绿体基因的转录后调控。

    已有研究表明PPR蛋白可以对RNA编辑位点的序列进行特异性识别，但对TPR蛋白在RNA编辑中所扮演角色的研究很少。

    因此，该研究结果对探究TPR蛋白在RNA编辑调控过程中的功能具有重要意义。

    图1 ytg与4608的表型比较作者和基金项目华中农业大学张海燕博士为该文第一作者，涂金星教授为通信作者。

    该研究得到国家重点研发计划项目（2016YFD0100305）的资助。

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