南京農業大學徐彬研究組發現SGR介導的葉綠素a分解代謝對高溫脅迫下光系統穩定的重要作用

葉綠素a和葉綠素b（Chla和Chlb）在光能吸收和傳遞過程中發揮重要作用。長期高溫下，植物的葉綠素含量和成分均發生改變，但尚不清楚葉綠素降解僅是高溫下的被動響應，還是植物響應高溫并調控自身适應性的機制之一。

近日，bat365中文官方网站登录入口徐彬研究組在Plant, Cell & Environment 上發表了題為“STAYGREEN-mediated chlorophyll a catabolism is critical for photosystem stability during heat-induced leaf senescence in perennial ryegrass”的研究論文，詳細闡述了STAYGREEN基因（SGR或NYE1）介導的Chla分解代謝調控多年生黑麥草葉綠體發育、活性氧（ROS）代謝、光系統穩定性及耐熱性的機理。

SGR編碼脫鎂甲基化酶，催化Chla的降解。敲除或抑制SGR表達延緩Chla降解，植物在自然發育或黑暗誘導衰老過程中呈現滞綠表型。高溫脅迫條件下，持續抑制黑麥草SGR的表達水平呈現遲綠表型，生長力變弱。進一步分析發現，高溫條件下，抑制SGR表達導緻葉片内的O₂^-和H₂O₂含量顯著上升、細胞膜和葉綠體完整性破壞、光系統蛋白含量及電子傳遞效率等顯著下降。該結果表明，由于Chla吸收短波長光效率高于Chlb，高溫下抑制SGR表達導緻Chla降解受阻，加劇了光電子傳遞鍊中ROS的産生。轉錄組分析還發現，抑制SGR表達促進ROS合成基因抑制降解基因的表達，進一步導緻高溫條件下ROS的積累。

該研究進一步改良了适用于禾本科植物的乙醇誘導表達載體，通過該載體誘導抑制黑麥草SGR的表達，成功規避了組成型抑制SGR基因耐熱性弱等缺點。該載體采用Gateway-compatible體系，誘導效率高，便于禾本科植物的基因表達和功能分析研究。

南京農業大學張敬博士為論文第一作者，南京農業大學蔣甲福教授和貴州省草業研究所王普昶研究員參與了該項目的研究工作。該研究得到了國家自然科學基金和江蘇省農業科技自主創新資金項目的資助。


原文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14296