葉綠素是光合作用至關重要的物質,原葉綠素酸酯氧化還原酶(POR)是葉綠素生物合成中唯一的光依賴酶,負責將原葉綠素酸脂(Pchlide)轉化為葉綠素酸脂(Chlide)。Embryo defective(EMB)蛋白對于植物胚胎發育非常重要,然而EMB是否參與POR介導的葉綠素生物合成及其分子調控機理尚不清楚。
近日,中國農科院蔬菜花卉所甘藍類蔬菜遺傳育種創新團隊在Plant Physiology雜志在線發表了題為The BoEMB1923-BoPORBs module regulates chlorophyll biosynthesis in cabbage的研究論文,揭示了BoEMB1923通過維持BoPORBs穩定性和酶活調控甘藍葉綠素生物合成的新機制。
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該研究通過正向遺傳學鑒定到一個胚胎發育蛋白BoEMB1923,其在甘藍黃綠葉色突變體522Y中存在5個氨基酸缺失。甘藍轉基因表明BoEMB1923正向調控葉綠素生物合成。Y2H、BiFC及Co-IP試驗證明BoEMB1923和突變型yBoEMB1923均與葉綠素合成關鍵酶BoPORB1和BoPORB2互作。yBoEMB1923突變區域α-螺旋喪失,破壞了BoEMB1923-BoPORB1-BoPORB2復合體穩定性,顯著降低BoPORBs酶活(-40%)和Chlide a生成(-33%),最終影響甘藍光合速率及生長發育。該研究首次揭示了BoEMB1923通過調控BoPORBs穩定性和酶活促進甘藍葉綠素生物合成的新機制。
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BoEMB1923-BoPORBs模塊調控葉綠素合成作用模式圖
中國農業科學院蔬菜花卉所已畢業博士生(北京市農林科學院蔬菜研究所助理研究員)張斌、在讀博士生吳元康和任文靜為該論文共同第一作者。中國農業科學院蔬菜花卉所張揚勇研究員和季家磊副研究員為該論文通訊作者。該論文得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。
https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf601
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