科学家发现玉米高光效调控新机制

近日，中国农业科学院生物技术研究所和广东省农科院、美国伊利诺伊大学等单位合作，揭示了玉米葡萄糖转运蛋白CST1介导调节气孔运动和光合作用的分子机制。相关研究成果在线发表于《植物细胞》。

光合作用是植物生长最重要的生理途径，气孔是二氧化碳进入植物叶片的门户，气孔的开闭可以控制光合作用的速率。虽然碳状态对气孔开闭和光合作用效率的调节是植物界的普遍现象，但是其分子机制尚不明确。

该研究在玉米突变体库中首次鉴定了一个闭孔突变体CST1。CST1突变体在灌浆期前和野生型玉米没有表型差异，但是在灌浆期表现出气孔关闭、叶片早衰、籽粒灌浆不足的表型。通过图位克隆和CRISPR / Cas9验证，证明CST1基因编码葡萄糖转运蛋白CST1，突变降低了该蛋白的寡聚化和葡萄糖转运活性。通过比较CST1突变体和野生型玉米的转录组和代谢组，发现CST1突变体中C4光合作用基因显着下调，碳饥饿标志基因和标志代谢物显着上调，这和气孔关闭的表型是一致的。此外，研究还发现，CST1的表达受到碳饥饿的诱导和光合产物的抑制，揭示CST1在光合同化物反馈调节气孔运动中发挥关键作用。