研究PGR5和PGRL1在莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）光合作用对盐胁迫适应中的作用

《Photosynthesis Research》：Investigating the role of PGR5 and PGRL1 in photosynthetic acclimation to salt stress in Chlamydomonas reinhardtii

盐胁迫下微藻Chlamydomonas reinhardtii中循环电子传递（CET）的作用研究显示，野生型和CET缺陷突变体（PGR5、PGRL1）均出现生长抑制、叶绿素荧光降低及光化学效率下降，突变体ROS敏感性更高且类胡萝卜素积累更显著，表明CET参与PSI重排、核心蛋白（PsaA/B）减少及类囊体膜结构改变，其中PGR5突变体响应更强烈。

　　

摘要

在这项研究中，我们通过比较野生型Chlamydomonas reinhardtii与CET缺陷突变体（Proton Gradient Regulation 5 PGR5和Proton Gradient Regulation Like 1 PGRL1），旨在了解循环电子传输（CET）在应对高盐度胁迫的适应过程中的作用。在盐度胁迫下，光自养条件下生长的细胞表现出生长和叶绿素荧光的首次下降，以及OJIP瞬态动力学的变化，这表明光化学效率降低。值得注意的是，所有菌株的变量荧光都有所减弱，非光化学淬灭伴随着非调控能量耗散的增加。此外，盐处理还导致总叶绿素含量减少，类胡萝卜素（如 Violaxanthin、Zeaxanthin 和 Lutein）水平升高，这些变化在pgr5菌株中更为明显。这些变化可能与盐度胁迫下活性氧（ROS）的生成增强有关。突变体对ROS更敏感，并且其类胡萝卜素含量高于野生型，这表明它们具有补偿性的光保护机制。圆二色性数据表明，盐度胁迫导致了色素-色素相互作用和色素-蛋白质相互作用的变化，这些变化在突变体中更为显著。当细胞暴露于高盐环境中时，核心蛋白会发生动态变化，但光系统（PS）I和PSII的光捕获复合体及天线蛋白受影响较小。此外，在高盐胁迫下还观察到了细胞形态和类囊体膜组织的变化。这些数据表明光系统I（PSI）发生了重塑，具体表现为PSI–LHCI(–LHCII)超复合体的解离/重排，PsaA/B蛋白含量减少（与PSI核心不稳定一致），以及类囊体大结构域的有序性丧失，尤其在pgr5菌株中更为明显。

在这项研究中，我们通过比较野生型Chlamydomonas reinhardtii与CET缺陷突变体（Proton Gradient Regulation 5 PGR5和Proton Gradient Regulation Like 1 PGRL1），旨在了解循环电子传输（CET）在应对高盐度胁迫的适应过程中的作用。在盐度胁迫下，光自养条件下生长的细胞表现出生长和叶绿素荧光的首次下降，以及OJIP瞬态动力学的变化，这表明光化学效率降低。所有菌株的变量荧光都有所减弱，非光化学淬灭伴随着非调控能量耗散的增加。盐处理还导致总叶绿素含量减少，类胡萝卜素（如Violaxanthin、Zeaxanthin和Lutein）水平升高，这些变化在pgr5菌株中更为明显。这些变化可能与盐度胁迫下活性氧（ROS）的生成增强有关。突变体对ROS更敏感，并且其类胡萝卜素含量高于野生型，这表明它们具有补偿性的光保护机制。圆二色性数据表明，盐度胁迫导致了色素-色素相互作用和色素-蛋白质相互作用的变化，这些变化在突变体中更为显著。当细胞暴露于高盐环境中时，核心蛋白会发生动态变化，但光系统（PS）I和PSII的光捕获复合体及天线蛋白受影响较小。此外，在高盐胁迫下还观察到了细胞形态和类囊体膜组织的变化。这些数据表明光系统I（PSI）发生了重塑，具体表现为PSI–LHCI(–LHCII)超复合体的解离/重排，PsaA/B蛋白含量减少（与PSI核心不稳定一致），以及类囊体大结构域的有序性丧失，尤其在pgr5菌株中更为明显。