近日，華中農(nóng)業(yè)大學園藝植物生物學教育部重點實驗室番茄團隊在國際學術期刊Journal ofExperimental Botany發(fā)表題為“The chaperonin 60 protein SlCpn60α1 modulatesphotosynthesis and photorespiration in tomato”的研究論文。該研究克隆了番茄黃葉基因YL，揭示了分子伴侶蛋白SlCPN60α1調控番茄葉片光合作用及光呼吸作用的分子機理，為植物光合作用和光呼吸研究提供了新的視角。
植物通過光合作用吸收光能，將二氧化碳和水合成有機物，同時釋放氧氣。光呼吸是光合作用一個損耗能量的副反應，消耗氧氣，并生成二氧化碳。雖然光合作用和光呼吸作用的分子機制已被廣泛探索，但二者之間的相互作用在很大程度上是未知的。
本研究鑒定了一個番茄T-DNA插入突變體yl （yellow leaf），該突變體葉片呈黃色，生長延緩，葉綠體缺陷，光合作用和光呼吸受阻。遺傳和表達分析表明，yl突變體表型是由于分子伴侶蛋白SlCPN60α1中插入單拷貝T-DNA導致功能丟失所致。SlCPN60α1在葉片中高表達，該蛋白同時定位于葉綠體和線粒體中。蛋白2D電泳和酵母雙雜交證明SlCPN60α1能夠影響包括葉綠素合成、光合電子傳遞和卡爾文循環(huán)過程中的相關蛋白，進而調控光合作用。
此外，SlCPN60α1可以直接與線粒體中的SlSHMT1蛋白相互作用，從而調節(jié)番茄的光呼吸。SlCPN60α1并不能直接與Rubisco大亞基結合，暗示著SlCPN60α1可能通過其他蛋白復合體協(xié)同調控光合作用。本研究證明了分子伴侶蛋白SlCPN60α1在番茄葉片光合作用和光呼吸作用中起著重要作用，并為光合作用調控和作物遺傳改良提供了理論支持。
我校園藝林學學院博士后葉杰及博士研究生陳衛(wèi)芳為論文為并列第一作者，張余洋教授為論文通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術體系等項目資助。
論文鏈接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/eraa418/5904182
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