近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所和廣東省農(nóng)科院、美國伊利諾伊大學(xué)等單位合作,揭示了玉米葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白CST1介導(dǎo)調(diào)節(jié)氣孔運動和光合作用的分子機制。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《植物細胞》。
光合作用是植物生長最重要的生理途徑,氣孔是二氧化碳進入植物葉片的門戶,氣孔的開閉可以控制光合作用的速率。雖然碳狀態(tài)對氣孔開閉和光合作用效率的調(diào)節(jié)是植物界的普遍現(xiàn)象,但是其分子機制尚不明確。
該研究在玉米突變體庫中首次鑒定了一個閉孔突變體CST1。CST1突變體在灌漿期前和野生型玉米沒有表型差異,但是在灌漿期表現(xiàn)出氣孔關(guān)閉、葉片早衰、籽粒灌漿不足的表型。通過圖位克隆和CRISPR / Cas9驗證,證明CST1基因編碼葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白CST1,突變降低了該蛋白的寡聚化和葡萄糖轉(zhuǎn)運活性。通過比較CST1突變體和野生型玉米的轉(zhuǎn)錄組和代謝組,發(fā)現(xiàn)CST1突變體中C4光合作用基因顯著下調(diào),碳饑餓標(biāo)志基因和標(biāo)志代謝物顯著上調(diào),這和氣孔關(guān)閉的表型是一致的。此外,研究還發(fā)現(xiàn),CST1的表達受到碳饑餓的誘導(dǎo)和光合產(chǎn)物的抑制,揭示CST1在光合同化物反饋調(diào)節(jié)氣孔運動中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
相關(guān)論文信息:DOI:10.1105/tpc.18.00736