Mol Plant | 黎家教授团队发现COG1能有效提高植物光合效率、增加生物量

2023年9月22日，黎家教授兰州大学团队在Molecular Plant上发表了题为The Dof transcription factor COG1 is a key regulator of plant biomass by promoting photosynthesis and starch accumulation的研究论文，揭示了拟南芥COG1转录因子促进生物量积累的分子机制。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.09.011

光合作用是作物产量的主要决定因素。从光合作用的角度来研究作物高产机理，挖掘作物高产潜力一直是国际植物学和农学领域科研工作者长期以来追求的目标。深入研究光合作用的分子机理及其基因表达调控机制具有十分重要的基础理论和生产实践意义。

该研究团队在前期的工作中通过激活标签法筛选到了油菜素内酯（Brassinosteroid，BR）受体BRI1（BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1）弱突变体bri1-5的一个遗传抑制子，命名为cog1-3D（Wei et al., 2017）。与野生型相比，cog1-3D叶柄伸长、整个莲座较大、单株鲜重显著增加。35S:COG1转基因植物可以重现出cog1-3D突变体的表型，说明cog1-3D生物量积累显著增加的表型是由COG1超表达所造成的（图1）。结合T-DNA插入和CRISPR/Cas9技术构建的COG1及其同源基因CDFs的七重缺失突变体莲座变小、地上部分鲜重减少。通过RNAseq、ChIP-PCR及EMSA实验发现COG1作为一个Dof（DNA binding with one zinc finger）类型的转录因子，可以直接结合到多个捕光复合物基因LHCs的启动子区域，促进它们的表达。研究发现，COG1还可以促进植物的光合速率和叶片中淀粉的合成（图2），而且不同物种中COG1促进植物生物量积累的生物学功能是保守的。这一研究对将来通过分子手段培育高产作物具有非常重要的应用价值。

图1  COG1显著促进植物生物量积累

图2 COG1增强光合作用效率、促进淀粉合成

兰州大学生命科学学院卫卓赟教授为论文第一作者，黎家教授为论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后基金、甘肃省杰出青年基金、111引智基地和兰州大学的资助。

通讯作者简介

黎家，教育部“长江学者”特聘教授，曾长期担任兰州大学生命科学学院教授、院长，获2013-2014年度美国弗吉尼亚理工大学农学与生命科学学院杰出校友奖，被评为“甘肃省优秀专家”，“甘肃省领军人才第一层次专家”等。担任中国植物生理学会常务理事、植物激素专业委员会主任；《Food and Energy Security》创刊副主编（Wiley-Blackwell出版社）；《Journal of Integrative Plant Biology》、《Journal of Genetics and Genomics》、《植物学报》、《遗传》编委以及20多种国际主要学术刊物审稿人；国家自然科学基金委员会生命科学部专家评审组成员；科技部、教育部及基金委各类人才计划终评组专家；教育部重点实验室评审专家，国家重点实验室评估专家组成员；多个国家重点实验室、教育部重点实验室及其他学术机构学术委员会委员等，“细胞活动与逆境适应”教育部重点实验室主任；曾任兰州大学学术委员会委员、自然科学分委会副主任；2021年10月开始担任广州大学生命科学学院教授、院长。研究成果发表在《Cell》、《Developmental Cell》、《Current Biology》、《Cell Research》、《Nature Plants》、《Proc. Natl. Acad. Sci. USA》、《Plant Cell》、《Nature Communications》、《Molecular Plant》、《Plant Physiology》、《Plant Journal》、《Current Opinion in Plant Biology》、《PLoS Genetics》等多种知名国际学术期刊上。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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