科技日報訊 （記者馬愛平 通訊員崔艷 陳茹梅）記者3月14日從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所獲悉，該所作物代謝調(diào)控與營養(yǎng)強化團隊發(fā)現(xiàn)了一個能編碼P亞型PPR蛋白的基因CNS1，并研究解析了該基因的功能及作用機制，明晰了其與玉米籽粒發(fā)育的關(guān)系。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在《植物生理學(xué)》上。

玉米籽粒發(fā)育直接影響玉米產(chǎn)量，涉及復(fù)雜的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，包括線粒體基因的表達。線粒體是能為籽粒發(fā)育提供能量的半自主細胞器，其功能缺陷會導(dǎo)致籽粒生長緩慢和形態(tài)異常甚至停滯發(fā)育等問題。已有研究發(fā)現(xiàn)，P亞型PPR蛋白是一種靶向線粒體的RNA結(jié)合蛋白，具有RNA剪切、編輯和維持線粒體編碼基因轉(zhuǎn)錄本3’末端穩(wěn)定性這3種功能。

團隊從一個玉米籽粒發(fā)育缺陷突變體中克隆出新基因CNS1，新基因編碼過的P亞型PPR蛋白，能與線粒體復(fù)合體Ⅲ上的關(guān)鍵基因序列直接結(jié)合，從而保護其編碼基因轉(zhuǎn)錄本5’末端的完整性?；虮容^分析發(fā)現(xiàn)，與野生型相比，突變體中編碼基因轉(zhuǎn)錄本5’末端發(fā)生嚴重缺失，進而影響了復(fù)合體Ⅲ的裝配和功能，導(dǎo)致線粒體形態(tài)、功能異常和能量供應(yīng)不足，產(chǎn)生籽粒發(fā)育缺陷的表型。該研究首次報道了P亞型PPR蛋白具有維持線粒體編碼基因轉(zhuǎn)錄本5’末端穩(wěn)定性的功能，拓展了人們對P型PPR蛋白及其調(diào)控線粒體功能的認知，有助于揭示玉米籽粒發(fā)育機理，為玉米產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的遺傳改良提供了新思路。