中科院植物生理生态研究所:发现影响水稻中低温叶绿体发育的新基因

2016-10-24 | 作者: 中科院上海植物生理生态研究所 | 标签: 水稻 中低温叶绿体发育新基因

8月16日,Journal of Experimental Botany杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所滕胜研究组题为“Temperature-sensitive albino gene TCD5, encoding a monooxygenase, affects chloroplast development at low temperatures”的研究论文。该研究发现了一个影响水稻低温叶绿体发育的关键基因TCD5,该类单加氧酶家族参与温度敏感的植物白化表型是首次报道。

生物界中,植物的光合作用产物是食物的最终来源。叶片是植物进行光合作用的主要器官,而叶绿体是高等植物光合作用的主要场所。叶色突变体是一类与植物光合作用直接相关的突变体。通过对这类突变体的研究,将有助于我们阐明植物光合调控机制、叶绿体发育的分子机理,利用基因工程提高作物的光合能力以及增加作物产量。

本实验室通过筛选水稻钴60射线突变体库,获得多个水稻叶色突变体,其中tcd5突变体表现为在低温条件下(20℃)叶片白化,高温条件下(32℃)叶色恢复正常的表型。这表明在低温条件下有特定的因素调控叶绿体的发育。我们的研究发现,在20℃下,tcd5中叶绿体和质体发育受损,类囊体膜在mid-p4阶段停滞。通过图位克隆和之后的互补和敲除实验,我们发现loc_os05g34040基因控制tcd5表型。该基因编码保守的质体定位的单加氧酶家族蛋白,该蛋白一直没有被报道与温度敏感植物白化表型相关。一些参与质体转录/翻译及光合作用的基因在tcd5突变体中发生了很大的变化。虽然tcd5同源基因在拟南芥中的突变体未体现出温度依赖的表型,OsTCD5仍可以互补拟南芥突变体的表型. 这表明在双子叶和单子叶植物之间tcd5功能是保守的。

该工作由王玉锋,张建辉和史晓亮等完成,并得到多项国家自然基金委的资助。 

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来源:中科院上海植物生理生态研究所

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