近日，水稻所優(yōu)質(zhì)稻育種團隊在Journal of Integrative Plant Biology期刊上發(fā)表了題為“CDE4 encodes a pentatricopeptide repeat protein involved in chloroplast RNA splicing and affects chloroplast development under low-temperature conditions in rice”的研究論文，在低溫逆境下水稻葉綠體穩(wěn)定發(fā)育維持光合作用的遺傳機理研究方面取得重要進展，揭示低溫逆境下水稻葉綠體發(fā)育的分子機理。

 

　　葉綠體是植物進行光合作的細胞器，為植物生長發(fā)育提供必要的能量和代謝物質(zhì)。葉綠體是一個半自主細胞器，自身包含了少量遺傳信息，其正常發(fā)育并行使功能需要質(zhì)體和核基因組的協(xié)同作用。核基因編碼的PPR蛋白家族已被證實參與葉綠體和線粒體RNA的剪接和編輯，進而調(diào)控其正常發(fā)育，水稻中約有477個基因編碼PPR家族蛋白，但是大多數(shù)PPR蛋白的功能尚不清楚。

 

　　研究團隊篩選到了一個低溫白化的水稻突變體cde4，在20°C低溫條件下，cde4突變體中葉綠體基因rpl2、ndhA和ndhB的轉(zhuǎn)錄本均不能夠被正常剪切，葉綠體發(fā)育異常，呈現(xiàn)白化表型；而在32°C條件下，上述葉綠體基因能被正常剪切，葉色恢復(fù)正常。進一步研究發(fā)現(xiàn)CDE4編碼一個新的P型PPR蛋白；同時，CDE4能夠與鳥苷酸激酶（V2）互作，V2可以增強CDE4的穩(wěn)定性；此外，在突變體cde4中過量表達V2，過表達株系葉綠體RNA可以在低溫條件下被正常剪接，葉綠體發(fā)育及葉色均恢復(fù)正常。本研究闡明了PPR蛋白CDE4在水稻葉綠體發(fā)育特別是在低溫脅迫條件下維持水稻葉綠體正常發(fā)育的分子機理，對深入了解PPR蛋白家族的生物學(xué)功能及葉綠體發(fā)育調(diào)控的分子機理具有重要意義。

 

　　該研究得到浙江省科學(xué)基金、浙江省高層次人才特支計劃及中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新重大工程等項目的資助。水稻所博士研究生劉新勇和已畢業(yè)碩士研究生張習(xí)春為文章的共同第一作者，胡培松研究員和魏祥進研究員為共同通訊作者。

 

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　　https://doi.org/10.1111/jipb.13147