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科學(xué)家解析OsPPR9在水稻葉綠體發(fā)育中的作用
作者：李晨 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)  
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，中國(guó)水稻研究所水稻生物育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室錢(qián)前院士課題組完成的研究論文在《農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào)》(英文) (Journal of Integrative Agriculture，JIA) 正式發(fā)表。該研究解析了PPR蛋白家族的功能，及其參與調(diào)控葉綠體發(fā)育的分子機(jī)理。
葉綠體是植物光合作用發(fā)生的場(chǎng)所，葉綠體的發(fā)育直接影響植物的光合效率。葉綠體作為半自主細(xì)胞器，雖然自身?yè)碛猩倭窟z傳信息。但是，葉綠體發(fā)育和發(fā)揮正常功能需要質(zhì)體基因和核基因編碼蛋白協(xié)同參與。
已有研究表明三角狀五肽重復(fù)（PPR）蛋白在植物的生長(zhǎng)發(fā)育中扮演著重要的作用，例如，參與調(diào)控植物葉片發(fā)育，籽粒淀粉合成和種子活力。依據(jù)C端的結(jié)構(gòu)域，可將PPR蛋白分為P型，PLS型，E1型，E2型和DYW型。在水稻中，PPR蛋白家族成員超過(guò)450個(gè)，其中依據(jù)預(yù)測(cè)定位在葉綠體中的DYW型PPR蛋白共有30個(gè)，但是大多數(shù)DYW-PPR蛋白在葉綠體發(fā)育過(guò)程中的功能仍然未知。
據(jù)介紹，OsPPR9是一個(gè)在葉片中高表達(dá)，定位在葉綠體中的DYW型PPR蛋白。通過(guò)基因編輯技術(shù)，在水稻中敲除OsPPR9并獲得了osppr9-1和osppr9-2兩種類(lèi)型等位突變體。表型鑒定表明， OsPPR9突變體在苗期表現(xiàn)為葉片黃化致死表型。與野生型相比，突變體的葉片中葉綠體含量顯著性降低并伴隨著葉綠體發(fā)育受阻。在突變體中，葉綠體發(fā)育相關(guān)和光合作用相關(guān)基因的表達(dá)量顯著性降低，且光合作用相關(guān)蛋白在突變體葉片中的積累也減少。這表明DYW-PPR蛋白OsPPR9在水稻苗期葉綠體發(fā)育中具有重要的作用。
進(jìn)一步研究表明，在突變體中4個(gè)葉綠體基因RNA編輯位點(diǎn)包括rps8-182，rpoC2-C4106，ndhB-C611和rps14-C80編輯效率降低，導(dǎo)致它們編碼蛋白發(fā)生改變。OsPPR9敲除并不影響葉綠體基因第二類(lèi)型內(nèi)含子的剪接。
通過(guò)酵母雙雜實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證OsPPR9可以和OsMORF家族蛋白OsMORF2和OsMORF9相互作用形成蛋白復(fù)合體。由此可見(jiàn)，DYW-PPR蛋白OsPPR9是通過(guò)參與調(diào)控葉綠體RNA編輯影響水稻苗期葉綠體的發(fā)育和功能。
錢(qián)前院士和中國(guó)水稻所張強(qiáng)為該文章的通訊作者，陳昌招碩士和王亞梁博士為該文章的共同第一作者。該研究得到了中國(guó)農(nóng)科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)、中國(guó)農(nóng)科院創(chuàng)新工程、水稻生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和 中國(guó)水稻研究所重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jia.2022.08.026
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