植物生理学:发现协调线粒体稳定性和玉米籽粒发育的新基因

来源：中国农业科学院生物研究所2022年3月13日15:58

近日，中国农业科学院生物研究所作物代谢调控与营养强化团队发现了一个玉米籽粒发育相关基因CNS1，该基因编码P亚型的PPR (35肽重复序列)蛋白。对该基因的功能和作用机制进行了研究和分析，并阐明了其与玉米籽粒发育的关系。相关研究成果发表在国际知名期刊《植物生理学（Plant Physiology）》上。玉米籽粒发育直接影响玉米产量，涉及复杂的基因调控网络，包括线粒体基因表达。线粒体

近日，中国农业科学院生物研究所作物代谢调控与营养强化团队发现了一个玉米籽粒发育相关基因CNS1，该基因编码P亚型的PPR (35肽重复序列)蛋白。对该基因的功能和作用机制进行了研究和分析，并阐明了其与玉米籽粒发育的关系。相关研究成果发表在国际知名期刊《植物生理学（Plant Physiology）》上。

玉米籽粒发育直接影响玉米产量，涉及复杂的调控网络，包括线粒体基因表达。线粒体作为一种半自主的细胞器，为籽粒发育提供能量。线粒体功能缺陷会导致生长缓慢、形态异常甚至发育停滞等问题。现已发现P亚型PPR蛋白是一种靶向线粒体的RNA结合蛋白，能切割RNA，编辑和维持线粒体编码基因3？终端稳定性的三类函数。

本研究从一个玉米籽粒发育缺陷突变体中克隆出一个新基因CNS1，其编码的PPR蛋白可以直接结合到线粒体复合体关键基因ccmFN转录AUG上游的特定序列上，从而保护其5？结束的完整性。基因比较分析表明，与野生型相比，突变体ccmFN转录本5？严重的末端缺失影响了复合体III的组装和功能，导致线粒体形态和功能异常，能量供应不足，从而出现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’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的机理，为玉米产量和品质性状的改良提供了新思路。

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第一作者，周小金副研究员、陈如梅研究员为通讯合著者。本文得到了国家重点科研项目的资助。d计划、国家自然科学基金和培育转基因生物新品种重大专项。(100yiyao.com)

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