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    中國農(nóng)業(yè)科學院作科所在水稻光合作用關(guān)鍵酶RuBisCO作用機理研究中取得新進展

    放大字體  縮小字體 時間:2024-12-09 13:32 來源:中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所 原文:
    核心提示:近日,中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團隊利用基因編輯技術(shù)對光合作用關(guān)鍵酶RuBisCO的小亞基編碼基因 OsrbcS 進行多基因和多位點編輯,創(chuàng)制了一系列突變體材料,并解析了RuBisCO小亞基特定位點調(diào)控水稻光合效率及產(chǎn)量形成的生理與分子機制。
      近日,中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團隊利用基因編輯技術(shù)對光合作用關(guān)鍵酶RuBisCO的小亞基編碼基因 OsrbcS 進行多基因和多位點編輯,創(chuàng)制了一系列突變體材料,并解析了RuBisCO小亞基特定位點調(diào)控水稻光合效率及產(chǎn)量形成的生理與分子機制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物生物技術(shù)(Plant Biotechnology Journal)》上。
     
      RuBisCO是光合作用中決定碳同化速率的關(guān)鍵酶,但因其催化速率低和底物特異性差,也被稱為“低效率酶”。因此,提高該酶的催化活性成為提升光合作用效率的重要靶標之一。RuBisCO是由8個大亞基(RbcL)和8個小亞基(RbcS)組成的復合體,其中小亞基在其組裝及穩(wěn)定全酶結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮著重要作用,是RuBisCO實現(xiàn)催化活性所必需的。目前對于RuBisCO小亞基的功能研究很少,尚不清楚其對水稻光合生理和生長發(fā)育的影響。
     
      研究團隊對具有不同編輯類型的 Osrbcs 突變體進行大田表型和生理特性分析,發(fā)現(xiàn)在田間條件下, OsrbcS 突變導致水稻生長發(fā)育遲緩、抽穗延遲和產(chǎn)量下降,并且RuBisCO的含量、活性及光合作用效率均顯著降低,葉片中碳水化合物含量減少。此外,部分突變體植株的分蘗數(shù)顯著減少,進一步分析表明,該部分突變體水稻莖基部的糖含量降低,調(diào)控水稻分蘗的關(guān)鍵蛋白含量減少,同時細胞分裂素相關(guān)途徑基因顯著上調(diào),可能造成細胞分裂素含量降低從而減少分蘗。進一步對該部分突變體的RuBisCO全酶結(jié)構(gòu)進行解析,發(fā)現(xiàn)與野生型沒有顯著差異,表明 OsrbcS 的突變并未影響RuBisCO蛋白的組裝以及結(jié)構(gòu)。該研究為未來作物RuBisCO遺傳改造、從而提高作物光合作用效率及產(chǎn)量提供了參考和可行思路。
     
      作科所已畢業(yè)博士生周昱婕為該論文的第一作者,周文彬研究員為該論文的通訊作者。該研究得到“科技創(chuàng)新2030”—農(nóng)業(yè)生物育種重大項目、國家自然科學基金、中國農(nóng)科院創(chuàng)新工程等項目的資助。
     
      原文鏈接:https://doi.org/10.1111/pbi.14535
    日期:2024-12-09
     
     地區(qū): 中國
     行業(yè): 轉(zhuǎn)基因食品 食品檢測 糧油
     標簽: 水稻 基因
     科普: 水稻 基因
     
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