近日，我校生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院康向陽(yáng)教授團(tuán)隊(duì)在楊樹葉片葉綠素合成分子調(diào)控機(jī)制方面取得了重要進(jìn)展。研究成果以題為"CCT39 Transcription Factor Promotes Chlorophyll Biosynthesis and Photosynthesis in Poplar"的論文，發(fā)表在國(guó)際權(quán)威生物學(xué)一區(qū)TOP期刊《Plant, Cell & Environment》上。該論文揭示了楊樹中CCT39促進(jìn)葉綠素合成和光合作用，及其在核質(zhì)互作的分子機(jī)制。
葉綠素作為光合作用和能量傳遞的基石，其合成對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，在楊樹中過(guò)表達(dá)PpnCCT39基因時(shí)，葉綠素含量增加、光合作用增強(qiáng)，且葉片出現(xiàn)皺縮、葉面積增大、葉片生物量增加等表型變化，同時(shí)地徑顯著增加（圖1）。
圖1 PpnCCT39過(guò)表達(dá)楊樹株系的表型特征對(duì)比
為了探究PpnCCT39的調(diào)控機(jī)制，利用RNA-seq和ChIP-seq關(guān)聯(lián)分析，成功篩選出了PpnCCT39的下游調(diào)控靶基因。進(jìn)而通過(guò)Y1H、Dual Luc及EMSA等實(shí)驗(yàn)手段，證明了PpnCCT39能夠直接激活三個(gè)與葉綠素合成和光合作用密切相關(guān)的基因PagHO1、PagLIL3和PagPYG7的表達(dá)，從而促進(jìn)它們的轉(zhuǎn)錄。并通過(guò)Y2H、Co IP、Pull Down及BiFC等實(shí)驗(yàn)，揭示了PpnCCT39能分別與定位于液泡和線粒體中的PagRD19和PagATP2蛋白發(fā)生相互作用，且這些互作均發(fā)生在葉綠體中。揭示了楊樹中PpnCCT39調(diào)控葉綠素合成和光合作用，且在核質(zhì)互作中發(fā)揮關(guān)鍵作用的分子機(jī)制（圖2），為通過(guò)分子設(shè)計(jì)育種調(diào)控葉綠素合成、提升光合作用效率等提供了新的思路。
圖2 PpnCCT39調(diào)控葉綠素合成和光合作用，且在核質(zhì)互作中發(fā)揮關(guān)鍵作用
北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生陳浩為論文第一作者，康向陽(yáng)教授為論文通訊作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所武文琦助理研究員、我校教師杜康講師、楊珺副教授也對(duì)該項(xiàng)研究做出了重要貢獻(xiàn)。
此項(xiàng)研究得到了“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“林木三倍體高效誘導(dǎo)技術(shù)研究”（2021YFD2200105）的支持。
