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          綜合新聞

          東北地理所在菜豆PvFtsH2蛋白降解清除光損傷D1蛋白方面取得重要研究進(jìn)展

          文章來(lái)源:東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所    |    發(fā)布時(shí)間:2021-06-09    |    【放大】 【縮小】  |  【打印】 【關(guān)閉

            光是植物生長(cháng)發(fā)育過(guò)程中的重要信號,是光合作用的要素之一,但植物在強光下發(fā)生光抑制現象,主要為光系統Ⅱ(PSⅡ)中的D1蛋白受損、光合作用能力下降,同時(shí),植物進(jìn)化出修復損傷D1蛋白的機制,其中FtsH蛋白酶主要功能是及時(shí)降解清除損傷的D1蛋白。雖然FtsH2基因在模式植物擬南芥中有所研究,但FtsH2基因在作物中的功能尚未明晰。 

            東北地理所夏正俊課題組在Horticulture Research上發(fā)表了題為A critical role of PvFtsH2 in the degradation of photodamaged D1 protein in common bean的研究論文。本研究以中國菜豆品種大龍1號為背景材料,在60Co輻射創(chuàng )制突變體材料中發(fā)現一幼苗致死的pvsl1突變體,該突變體出苗后在田間或高光強下2周內死亡;在溫室中低光強下則表現為失綠表型,還可正常開(kāi)花結實(shí)。經(jīng)INDEL分子標記PvSL1候選基因定位在2號染色體53.7 kb區域內,候選基因Phvul.002G190900CDS區域在pvsl1突變體中發(fā)生了1 bp的缺失,導致蛋白翻譯提前終止。Phvul.002G190900基因PvFtsH2的表達量隨光強增強而上調,pvsl1突變體中其表達量明顯下調。pvsl1突變體中PvFtsH2蛋白功能喪失導致高光強下受損傷的D1蛋白不能被及時(shí)降解清除、造成PSⅡ的不可逆損害,使得光合作用能力下降、葉片細胞死亡,進(jìn)而植株整體死亡。pvsl1突變體中PvFtsH5和PvFtsH8的表達量上調,暗示其他FtsH家族成員亦具有部分補償PvFtsH2降解清除光損傷D1蛋白的能力,使得pvsl1突變體在低光強下能夠完成營(yíng)養生殖生長(cháng)。該研究結果揭示了PvFtsH2蛋白對確保菜豆光合系統在強光下正常運轉發(fā)揮著(zhù)重要的功能。 

          圖1. 菜豆PvFtsH2蛋白在降解光損傷D1蛋白模型 

            東北地理所特別研究助理徐坤為該論文的第一作者,夏正俊研究員為該論文的通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)項目、國家自然科學(xué)基金等項目資助。 

            原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41438-021-00554-7