作科所解析植物叶绿素合成调控新机制
3月26日，中国农业科学院作物科学研究所作物耕作与生态创新团队鉴定了一个在植物中高度保守、参与体内叶绿素稳态的叶绿体蛋白，解析了其在光暗转换条件下调控植物程序性细胞死亡的分子机制。相关研究结果在《新植物学家（New Phytologist）》在线发表。
叶绿体作为植物的半自主细胞器，不仅是光合作用的场所，也是叶绿素、氨基酸、脂肪酸、植物激素等重要代谢物的合成部位。叶绿素生物合成是一个受严密调控的动态过程。叶绿素代谢的紊乱不仅会直接影响光合作用等生理过程，还会导致程序性细胞死亡，影响植物的生长发育。
研究人员鉴定到一个定位于叶绿体类囊体膜、在植物中高度保守的新蛋白PCD8。试验表明，敲除PCD8基因导致胚胎坏死；PCD8的核糖核酸干扰（RNAi）突变体在光暗转换条件下表现为叶绿体受损、叶片出现坏死斑的表型。叶绿素合成通路分析表明，该突变体中叶绿素合成中间产物过量积累，从而激发单线态氧，最终导致细胞死亡。进一步通过遗传和生化分析发现，PCD8与Clp蛋白酶及多个叶绿素合成蛋白相互作用，并促进Clp蛋白酶对叶绿素合成蛋白的降解。该研究揭示了PCD8蛋白参与调控叶绿素合成途径的功能和分子机制，为进一步深入理解叶绿素合成调控提供了新的视角。
图1 PCD8的RNAi突变体的细胞和叶绿体严重受损
图2 PCD8与ClpC1，HEMC，CHLD和PORC蛋白互作
作科所已毕业博士生耿入丹为该论文的第一作者，周文彬研究员为通讯作者。此外，德国洪堡大学的Bernhard Grimm教授、德国马普分子植物生理研究所的Ralph Bock教授、上海师范大学的黄继荣教授参与了该研究。研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程等项目的资助。
PCD8调控叶绿素生物合成的工作模型
原文链接：https://doi.org/10.1111/nph.18906
