中国农业科学院生物所发现协调线粒体稳定性维持和玉米籽粒发育的新基因

　　近日，中国农业科学院生物所作物代谢调控与营养强化团队发现一个玉米籽粒发育相关基因CNS1，编码P亚型的PPR（三十五肽重复）蛋白，研究解析了该基因的功能及其作用机制，明晰了其与玉米籽粒发育的关系。相关研究结果发表在国际著名期刊《植物生理学（Plant Physiology）》。

 

　　玉米籽粒发育直接影响玉米产量，涉及复杂的遗传调控网络，包括线粒体基因的表达。线粒体作为一个半自主细胞器为籽粒发育提供能量，线粒体功能缺陷会导致生长缓慢和形态异常甚至停滞发育等问题。已有研究中发现P亚型PPR蛋白是一种靶向线粒体的RNA结合蛋白，具有RNA剪切、编辑和维持线粒体编码基因转录本3?末端稳定性三类功能。

 

　　本研究自一个玉米籽粒发育缺陷突变体中克隆得到一个新基因CNS1，编码的PPR蛋白能够直接结合线粒体复合体III的关键基因ccmFN转录本AUG上游的特定序列，从而保护其5?末端的完整性。基因比较分析发现，与野生型相比，突变体中ccmFN转录本5?末端发生严重缺失，进而影响了复合体III的装配和功能，导致线粒体形态、功能异常和能量供应不足，产生籽粒发育缺陷的表型。本研究首次报道了PPR蛋白具有维持线粒体基因5‘末端稳定性的功能，拓展了对P型PPR蛋白及其调控线粒体功能的认知，有助于揭示玉米籽粒发育机理，为玉米产量和品质性状的遗传改良提供了新思路。

 

　　生物所作物代谢调控与营养强化创新团队博士生马帅为论文的第一作者，周晓今副研究员和陈茹梅研究员为共同通讯作者。该论文获得国家重点研发计划、国家自然科学基金和转基因生物新品种培育重大专项的资助。

 

　　论文链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiac086/6537556