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研究揭示叶绿体稳定性调控水稻产量和品质新机制

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  近日,中国水稻研究所水稻功能基因组学创新团队研究揭示,一个富含甘氨酸的蛋白LSL1参与调控叶绿体氧化还原稳态机制,进而影响水稻的产量与品质。相关研究成果发表在《中国科学-生命科学(Science China-Life Sciences)》。

  叶绿体作为植物光合作用的重要场所,其能量转移及氧化还原稳态的维持对于植物发育至关重要。叶绿体发育异常通常会引起水稻籽粒发育异常,导致减产和品质受损。

  该研究通过EMS诱变分离得到一个类病斑lsl1突变体,该突变体在全生育期均表现为类病斑表型。生理实验表明,lsl1中活性氧过度积累,维持ROS稳态的关键酶活性严重失调。TUNEL和彗星实验表明,lsl1突变体中发生了DNA的异常降解和细胞死亡。lsl1突变体叶绿体发育异常,结合转录组数据表明,LSL1参与光合作用和叶绿素合成过程。叶绿体异常导致了光合作用受损,水稻籽粒大小和品质均降低。

  进一步探究LSL1潜在的分子机制,通过酵母双杂实验对LSL1蛋白进行互作筛。ǖ搅礁鲆堵烫宸⒂喙氐鞍譖AP10与PsaD。LUC和BIFC实验也证实了这一互作关系。值得注意的是,突变的LSL1蛋白失去了与PsaD蛋白发生互作的能力。由此可得,LSL1通过与PAP10、PsaD互作来共同维持叶绿体和细胞正常发育,进而决定水稻产量和品质。

  

 

  该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

  原文链接:https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2152-6

  

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