中国水稻研究所揭示高温胁迫下水稻叶绿体稳定发育的调控机制

近日,中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室胡培松和魏祥进研究组发现WLP2基因可编码一种PEP相关蛋白,其对于高温胁迫下水稻叶绿体的正常发育是必需的。研究结果于2017年10月16日在线发表于《Journal of Experimental Botany》上。

中国水稻研究所揭示高温胁迫下水稻叶绿体稳定发育的调控机制

质体编码的RNA聚合酶(PEP)在成熟叶绿体的转录复合体中起重要作用,但水稻中PEP的功能仍不甚清楚。本研究基于其两个等位基因白叶与穗突变体wlp2s和wlp2w,鉴定了一种新型PEP相关蛋白(PAP)WLP2。这两个突变体在高温下均可使水稻白化致死,而且叶绿素积累减少、叶绿体超微结构异常以及光合作用减弱等。图位克隆表明,WLP2编码一种pfkB型碳水化合物激酶家族蛋白,其与拟南芥中的类果糖激酶1(AtFLN1)同源。WLP2主要在绿色组织中表达,其蛋白质定位于叶绿体中。wlp2突变体中PEP编码基因、叶绿体发育基因以及光合作用相关基因的表达受到影响,表明WLP2对于叶绿体的正常生物发生是必需的。此外,WLP2及其同源蛋白OsFLN2可与硫氧还蛋白OsTRXz相互作用,并形成TRX-FLN调控复合体,其不仅可调节PEP编码基因的转录,而且可维持高温胁迫下叶绿体的氧化还原平衡。此外,wlp2w突变基因在提高种子纯度和高通量育种方面具有潜在优势。本研究表明,WLP2通过TRX-FLN调控复合体保护水稻叶绿体发育免受高温胁迫影响。

中国水稻研究所揭示高温胁迫下水稻叶绿体稳定发育的调控机制

Figure 1. Schematic illustration of the function of TRX-FLN in the regulation of redox balance and transcription of PEP-dependent genes.

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