近日，华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室番茄团队在国际学术期刊Journal ofExperimental Botany发表题为“The chaperonin 60 protein SlCpn60α1 modulatesphotosynthesis and photorespiration in tomato”的研究论文。该研究克隆了番茄黄叶基因YL，揭示了分子伴侣蛋白SlCPN60α1调控番茄叶片光合作用及光呼吸作用的分子机理，为植物光合作用和光呼吸研究提供了新的视角。
植物通过光合作用吸收光能，将二氧化碳和水合成有机物，同时释放氧气。光呼吸是光合作用一个损耗能量的副反应，消耗氧气，并生成二氧化碳。虽然光合作用和光呼吸作用的分子机制已被广泛探索，但二者之间的相互作用在很大程度上是未知的。
本研究鉴定了一个番茄T-DNA插入突变体yl （yellow leaf），该突变体叶片呈黄色，生长延缓，叶绿体缺陷，光合作用和光呼吸受阻。遗传和表达分析表明，yl突变体表型是由于分子伴侣蛋白SlCPN60α1中插入单拷贝T-DNA导致功能丢失所致。SlCPN60α1在叶片中高表达，该蛋白同时定位于叶绿体和线粒体中。蛋白2D电泳和酵母双杂交证明SlCPN60α1能够影响包括叶绿素合成、光合电子传递和卡尔文循环过程中的相关蛋白，进而调控光合作用。
此外，SlCPN60α1可以直接与线粒体中的SlSHMT1蛋白相互作用，从而调节番茄的光呼吸。SlCPN60α1并不能直接与Rubisco大亚基结合，暗示着SlCPN60α1可能通过其他蛋白复合体协同调控光合作用。本研究证明了分子伴侣蛋白SlCPN60α1在番茄叶片光合作用和光呼吸作用中起着重要作用，并为光合作用调控和作物遗传改良提供了理论支持。
我校园艺林学学院博士后叶杰及博士研究生陈卫芳为论文为并列第一作者，张余洋教授为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家现代农业技术体系等项目资助。
论文链接：https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/eraa418/5904182
日期：2020-10-12
