JIPB | ​广州中医药大学靳红磊课题组发现植物适应波动光的新机制

植物可以吸收光能以驱动光合电子传递，将光能转化为化学能和还原力，用于碳固定和初级代谢。光是植物光合作用的能量来源，但是在自然界中由于太阳方位角、风、云等不断变化，固着生长的植物所处的光环境经常被强弱不同的光扰动，形成波动的光环境。高度变化的波动光对作物光合效率和产量造成有害影响。然而，关于波动光对植物的影响以及植物的适应性机制仍知之甚少。

JIPB近日在线发表了广州中医药大学药用植物生理生态研究所靳红磊教授课题组题为“Quantitative proteomics reveals redox-based functional regulation of photosynthesis under fluctuating light in plants”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13348），发现了氧化还原介导的植物适应波动光的新机制。

该研究利用基于 IodoTMT 的氧化还原蛋白质组学技术，对拟南芥恒定光和波动光处理条件下的氧化还原修饰位点进行定性和定量分析。IodoTMT标签仅与半胱氨酸巯基基团发生反应，研究人员利用该技术鉴定到4350个蛋白质的8857个氧化还原位点，其中1501 种蛋白发生差异化修饰。值得注意的是，与光合作用相关的蛋白，尤其是光系统I（photosystem I, PSI），是氧化还原修饰热点。研究发现，波动光条件下，植物光系统，尤其是PSI，更容易受损；有趣的是，当PSI光损伤时更多的PSI组装因子PSA3动态转换到还原状态。进一步研究发现，PSA3中保守的氧化还原修饰位点Cys199 和 Cys200是维持其功能所必需的。更重要的是，硫氧还蛋白m (Trx m)参与PSA3的氧化还原转换，在维持PSI活性和光合作用中发挥重要作用。本研究揭示了波动光条件下光系统的氧还调控机制，为研究光环境不断变化下光合作用的动态适应提供了新思路。

广州中医药大学药用植物生理生态研究所靳红磊教授前期发现了HHL1、HPE1、LPE1等一系列植物光系统强光适应的重要调控因子（Jin et al., 2014, 2016, 2018），近期该课题组重点揭示了强光适应过程中重要因子的精细表达调控机制（Dong et al., 2020; Duan et al., 2020; Li et al., 2020）。该篇论文进一步揭示了氧还调控介导的植物适应波动光的新机制。广州中医药大学药用植物生理生态研究所博士后陈琪为论文第一作者，靳红磊教授为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金和广东省特支计划项目的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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