近日，華南農(nóng)業(yè)大學生命科學學院朱國輝教授團隊在Plant, Cell & Environment在線發(fā)表“Chloroplastic aspartyl-tRNA synthetase is required for chloroplast development, photosynthesis and photorespiratory metabolism”的研究論文,，揭示了氨酰tRNA合成酶在光合作用和光呼吸代謝中的作用,，為光合作用與光呼吸代謝調(diào)節(jié)方式提供了新的見解。

光呼吸是綠色植物在光下吸收氧氣釋放二氧化碳的過程,，與光合作用同時發(fā)生,，在植物生長發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)中起重要作用。光呼吸與植物基礎(chǔ)代謝關(guān)系密切,，但目前對光呼吸途徑的調(diào)節(jié)機制并不清楚,。該研究通過正向遺傳學方法，篩選獲得了一株具有典型光呼吸表型的擬南芥突變體,，其在大氣下生長遲緩,、矮小黃化，但在高濃度CO2條件下能恢復正常生長,?；蚩寺『瓦z傳互補實驗表明其表型是AspRS3基因突變造成，該基因編碼天冬氨酰-tRNA合成酶（AspRS）,。AspRS3同時定位于葉綠體和線粒體,，但其葉綠體定位是其功能發(fā)揮所必需的。

　　研究探討了AspRS3影響光合作用和光呼吸代謝的作用機制：一方面,，AspRS3功能缺失影響葉綠體編碼蛋白的合成,，比如葉綠體核糖體蛋白、Rubisco大亞基RBCL等，導致光合膜系統(tǒng)的破壞和活性氧的積累,；另一方面,，葉綠體蛋白合成受損與活性氧積累通過反向信號影響核基因表達，比如核編碼核糖體蛋白,，部分光呼吸酶比如Fd-GOGAT,、SHMT等蛋白豐度下降，從而影響植物光合作用和光呼吸代謝,。研究揭示了一種新的光合作用和光呼吸調(diào)節(jié)機制,，為作物高光效遺傳改良提供了基礎(chǔ)。

  光合作用與植物逆境生物學研究中心博士后席悅為本論文的第一作者,，朱國輝教授為通訊作者,。研究得到 “十四五”廣東省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大主攻方向“揭榜掛帥”項目、國家自然科學基金,、廣東省自然科學基金和中國博士后科學基金的資助,。

　　相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1111/pce.15330

文圖/生命科學學院