2021年2月17日,bat365在线平台官方网站徐彬教授在著名期刊Plant Journal發表題為“NOL‐mediated functional stay‐green traits in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) involving multifaceted molecular factors and metabolic pathways regulating leaf senescence”的學術論文。該研究揭示黑麥草NOL基因維持葉片的保綠特性，其中涉及光合作用以及脫落酸等多種代謝途徑。
研究背景
葉綠素（Chl）的喪失是葉片衰老的标志。高等植物葉片葉綠素分解代謝涉及多個步驟和酶促反應，例如葉綠素 b還原酶NYC1和NOL所催化的還原反應。據報道，黑麥草、拟南芥和水稻NYC1基因的敲除能夠阻止衰老葉片中葉綠素的降解，從而導緻葉片的表面保持綠色表型。然而，黑麥草LpNOL基因的下調是否會使葉片保持綠色尚未見報道。除此之外，LpNOL調控其他代謝途徑的功能以及LpNOL介導葉片衰老的分子機制尚不清楚。
主要結果
在本研究中，研究者首先通過RACE-PCR克隆到黑麥草LpNOL基因，并進行了進化樹分析。分析結果顯示，NOL和NYC1分屬于進化樹的兩個分支上；黑麥草LpNOL和水稻OsNOL、二穗短柄草BdNOL進化關系上非常近（圖1，A）。
圖1 LpNOL進化樹分析和定位情況亞細胞定位結果顯示LpNOL在衰老葉片中高表達（圖1，C）。在本氏煙草中瞬時過表達LpNOL能夠加速葉子衰老和葉綠素b的降解。研究者通過RNA幹擾，獲得LpNOL敲除的轉基因植株。研究者發現LpNOL基因的缺失會導緻黑麥草保持綠色，并且延緩了葉片衰老的開始和進程（圖2）。由此可知，LpNOL除了與葉綠素降解有關外，還可能通過多方面的代謝過程調控葉片衰老。
圖2 LpNOL對功能性綠色表型的影響轉錄組數據顯示，RNAi引起的差異表達基因主要富集在氧化磷酸化、糖酵解、谷胱甘肽代謝、檸檬酸循環和碳固定等通路中。除此之外，植物激素ABA合成和信号相關基因的表達差異也非常大。為了進一步确定LpNOL影響的基因網絡和通路，研究者對WT和NOLi的成熟葉(12 DAE)和早期衰老葉(30 DAE)進行了共表達網絡分析(WGCNA)。結果顯示，LpNOL的下調影響了翻譯和轉錄、次級代謝、氧化磷酸化、植物激素信号轉導、蛋白質外運和降解等通路中的基因。
研究意義
綜上所述，該結果表明NOL介導葉片綠色的保持主要是通過調節葉綠素分解代謝，光合作用的光收集，光呼吸，細胞色素呼吸作用，碳水化合物分解代謝以及脫落酸的生物合成和信号傳導途徑來實現的。 原文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15204
