The Plant Journal | 植物所王柏臣研究团队在玉米中揭示光保护与叶绿体正常发育的调控机制

本研究通过在玉米中发现一个叶片呈现昼夜节律性黄绿条纹的突变体，揭示了Clp蛋白酶复合体在C4作物中调控光保护与叶绿体正常发育的机制。背景方面，Clp蛋白酶系统在模式植物拟南芥中对叶绿体发育至关重要，但在光合效率更高的玉米等C4作物中的作用尚不清楚。研究目的旨在探究玉米中Clp蛋白酶复合体的功能，特别是其核心催化亚基ZmClpP6的突变如何影响叶绿体发育和光保护平衡。通过化学诱变获得突变体，结合遗传定位、CRISPR-Cas9基因编辑、蛋白质组学分析等方法，研究人员发现ZmClpP6基因的单氨基酸突变破坏了其与ZmClpP4亚基的互作，导致复合体组装不稳定和功能失灵。这造成光保护蛋白ZmELIP2异常积累，干扰叶绿素合成和类囊体膜结构，最终表现为光合效率下降和叶片黄化。结论指出，Clp蛋白酶系统动态平衡光保护与叶绿体发育，该研究首次在玉米中解析此机制，为提升作物光合效率与环境适应性提供了潜在分子靶标。