JIA | 中国水稻研究所钱前院士课题组解析OsPPR9在水稻叶绿体发育中的作用

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者陈昌招 等

叶绿体是植物光合作用发生的场所，叶绿体的发育直接影响植物的光合效率。叶绿体作为半自主细胞器，虽然自身拥有少量遗传信息。但是，叶绿体发育和发挥正常功能需要质体基因和核基因编码蛋白协同参与。已有研究表明三角状五肽重复（PPR）蛋白在植物的生长发育中扮演着重要的作用，例如，参与调控植物叶片发育，籽粒淀粉合成和种子活力。依据C端的结构域，可将PPR蛋白分为P型，PLS型，E1型，E2型和DYW型。在水稻中，PPR蛋白家族成员超过450个，其中依据预测定位在叶绿体中的DYW型PPR蛋白共有30个，但是大多数DYW-PPR蛋白在叶绿体发育过程中的功能仍然未知。

近期，中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室钱前院士课题组完成的题为“OsPPR9 encodes a DYW-type PPR protein that affects editing efficiency of multiple RNA editing sites and is essential for chloroplast development”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年4期正式发表。

该研究表明OsPPR9是一个在叶片中高表达，定位在叶绿体中的DYW型PPR蛋白。通过基因编辑技术，在水稻中敲除OsPPR9并获得了osppr9-1和osppr9-2两种类型等位突变体。表型鉴定表明， OsPPR9突变体在苗期表现为叶片黄化致死表型。与野生型相比，突变体的叶片中叶绿体含量显著性降低并伴随着叶绿体发育受阻。在突变体中，叶绿体发育相关和光合作用相关基因的表达量显著性降低，且光合作用相关蛋白在突变体叶片中的积累也减少。这表明DYW-PPR蛋白OsPPR9在水稻苗期叶绿体发育中具有重要的作用。

进一步研究表明，在突变体中4个叶绿体基因RNA编辑位点包括rps8-182，rpoC2-C4106，ndhB-C611和rps14-C80编辑效率降低，导致它们编码蛋白发生改变。OsPPR9敲除并不影响叶绿体基因第二类型内含子的剪接。通过酵母双杂实验验证OsPPR9可以和OsMORF家族蛋白OsMORF2和OsMORF9相互作用形成蛋白复合体。由此可见，DYW-PPR蛋白OsPPR9是通过参与调控叶绿体RNA编辑影响水稻苗期叶绿体的发育和功能。本研究对深入了解PPR蛋白家族的功能和参与调控叶绿体发育的分子机理具有重要意义。

中国水稻研究所种质创新团队钱前院士和张强博士为该文章的通讯作者，陈昌招硕士和王亚梁博士为该文章的共同第一作者。该研究得到了中国农科院基本科研业务费（CPSIBRF-CNRRI-202111, CPSIBRF-CNRRI-202110）、中国农科院创新工程、水稻生物学重点实验室项目（2020ZZKT10205）和 中国水稻研究所重点项目（CNRRI-2020-01）的资助。

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https://doi.org/10.1016/j.ji‍a.2‍022.08.026

Cite the article:

CHEN Chang-zhao, WANG Ya-Liang, HE Meng-xing, LI Zhi-wen, SHEN Lan, LI Qing, RE De-yong, HU Jiang, ZHU Li, ZHANG Guang-heng, GAO Zhen-yu, ZENG Da-li, GUO Long-biao, QIAN Qian, ZHANG Qiang. 2023. OsPPR9 encodes a DYW-type PPR protein that affects editing efficiency of multiple RNA editing sites and is essential for chloroplast development. Journal of Integrative Agriculture, 22(4): 972-980.

研究团队简介

钱前院士主要从事水稻种质遗传资源学研究，从农业生产中存在的关键问题出发，通过遗传资源开发利用与现代生物技术相结合的策略，在水稻遗传种质资源发掘创新、重要农艺性状解析与分子育种等领域开展了系统深入的研究，取得了一系列原创性研究成果，推动了相关领域的发展，是具有重要国际学术影响的作物种质遗传资源学专家。主持育成水稻新品种10个，并广泛推广应用。曾获得各种奖项（国家自然科学一等奖、二等奖，国家科技进步二等奖等），并担任许多科学期刊的编辑和许多科学委员会的成员，于2019年当选为中国科学院院士。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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