近日，中国水稻研究所水稻品质遗传改良创新团队研究阐明了PPR蛋白CDE4在水稻叶绿体发育，特别是在低温胁迫条件下维持水稻叶绿体正常发育的分子机制，对深入了解PPR家族蛋白的生物学功能及叶绿体发育调控的分子机理具有重要意义。相关研究成果发表在《植物学报（Journal of Integrative Plant Biology）》上。
据介绍，叶绿体是植物进行光合作用的细胞器，为植物生长发育提供必要的能量和代谢物质。叶绿体是一个半自主细胞器，自身包含了少量遗传信息，其正常发育并行使功能需要质体和核基因组的协同作用。核基因编码的PPR家族蛋白已被证实参与叶绿体和线粒体RNA的剪切和编辑，进而调控其正常发育，水稻中约有477个核基因编码PPR家族蛋白，但是大多数PPR蛋白的功能尚不清楚。
研究团队筛选到了一个低温白化的水稻突变体 cde4 ，在20℃低温条件下，突变体中叶绿体基因 rpl2 、 ndhA 和 ndhB 的转录本均不能够被正常剪切，叶绿体发育异常，呈现白化表型；而在32℃条件下，上述叶绿体基因能被正常剪切，叶色恢复正常。进一步研究发现 CDE4 编码一个新的P型PPR蛋白；同时，CDE4能够与鸟苷酸激酶（V2）互作，V2可以增强CDE4的稳定性；此外，在突变体 cde4 中过量表达 V2 ，过表达株系叶绿体RNA可以在低温条件下被正常剪切，叶绿体发育及叶色均恢复正常。
该研究得到中国农科院科技创新重大工程、浙江省自然科学基金、浙江省高层次人才特支计划等项目的资助。（通讯员 陈鎏琰）
原文链接：https://doi.org/10.1111/jipb.13147
日期：2021-07-22
