伴侶蛋白Cpn60調節水稻光合碳同化機制研究

《伴侶蛋白Cpn60調節水稻光合碳同化機制研究》是依託浙江大學，由蔣德安擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：伴侶蛋白Cpn60調節水稻光合碳同化機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：蔣德安
• 項目類別：面上項目

項目摘要

分子伴侶是一類與其他蛋白互作，幫助其他蛋白摺疊和組裝形成有天然功能的蛋白，其自身不是功能蛋白的結構組成的蛋白。微生物和人類中的研究，揭示它有多方面的重要重要作用。它雖廣泛存在於植物中，但對其的功能研究僅有一些零星的報告。本研究利用實驗室已有的分子伴侶（Cpn60）突變體和超表達等材料，研究Cpn 60突變株系光合碳同化參數，如羧化效率和最大羧化速率；Cpn 60與核酮糖1，5二磷酸羧化酶/加氧酶活化酶及核酮糖1，5二磷酸羧化酶/加氧酶互作關係, Cpn60在水稻抗逆性中調節碳同化的作用, Cpn60與RCA不同表達水平對兩者互作影響；這對闡明Cpn60調節光合碳同化機制，挖掘植物基因資源，培育新種質具重要意義。

結題摘要

伴侶蛋白在植物蛋白結構正確摺疊和功能恢復中發揮重要功能，它從多方面調節植物發育和代謝過程。我們前期的研究發現，它對光光作用的調節不只是傳統的對Rubisco的裝配。為了探索它對光合碳同化的影響，我們成功創製了伴侶蛋白（CPN）兩種亞基基因的水稻超表達株系和一種敲除株系，進行農藝性狀和光合螢光相關參數的測定分析，蛋白定位、互作蛋白和轉錄組分析。表明CPN601株系生長與野生型相近，CPN601株系在前期生長較慢，分櫱期後株高迅速增長，最終顯著高於野生型，兩株系產量性狀優於野生型。分櫱盛期兩株系最大光合速率和羧化效率，PSI和PSII的量子產率和電子傳遞速率都比對照高。高溫下RCAL與分子伴侶CPN60β1存在互作，超表達CPN60β1的轉基因水稻提高了熱適應性。明確了OsCPN60β1在水稻各器官表達差異很大，以葉片中最高，定位在葉綠體中。利用CRISPR/Cas9技術獲得多個OsCpn60β1突變體,表明純合突變苗期致死,表現為葉綠體發育異常，光系統活力喪失，光合重要基因表達下降。CPN60β1互作的一些蛋白可能通過光合複合體組分和葉綠體核糖體蛋白的缺失，影響葉綠體發育。因此，CPN60對光合碳同化的作用機制是多方面的，這對改善植物光合作用和產量具有一定理論和套用價值。