滕胜研究组发现影响水稻中低温叶绿体发育的新基因

      8月16日，Journal of Experimental Botany杂志在线发表了我所滕胜研究组题为“Temperature-sensitive albino gene TCD5, encoding a monooxygenase, affects chloroplast development at low temperatures”的研究论文。该研究发现了一个影响水稻低温叶绿体发育的关键基因TCD5，该类单加氧酶家族参与温度敏感的植物白化表型是首次报道。

      生物界中，植物的光合作用产物是食物的最终来源。叶片是植物进行光合作用的主要器官，而叶绿体是高等植物光合作用的主要场所。叶色突变体是一类与植物光合作用直接相关的突变体。通过对这类突变体的研究，将有助于我们阐明植物光合调控机制、叶绿体发育的分子机理，利用基因工程提高作物的光合能力以及增加作物产量。

      本实验室通过筛选水稻钴60射线突变体库，获得多个水稻叶色突变体，其中tcd5突变体表现为在低温条件下（20℃）叶片白化，高温条件下（32℃）叶色恢复正常的表型。这表明在低温条件下有特定的因素调控叶绿体的发育。我们的研究发现，在20℃下，tcd5中叶绿体和质体发育受损，类囊体膜在mid-p4阶段停滞。通过图位克隆和之后的互补和敲除实验，我们发现loc_os05g34040基因控制tcd5表型。该基因编码保守的质体定位的单加氧酶家族蛋白，该蛋白一直没有被报道与温度敏感植物白化表型相关。一些参与质体转录/翻译及光合作用的基因在tcd5突变体中发生了很大的变化。虽然tcd5同源基因在拟南芥中的突变体未体现出温度依赖的表型，OsTCD5仍可以互补拟南芥突变体的表型. 这表明在双子叶和单子叶植物之间tcd5功能是保守的。

      该工作由王玉锋，张建辉和史晓亮等完成，并得到多项国家自然基金委的资助。