玉米 Dek570-1 基因:调控线粒体与叶绿体 RNA 编辑,影响种子及植株发育

【字体: 时间:2025年03月04日 来源:Planta 3.6

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  研究人员克隆并鉴定 Dek570-1 基因,发现其影响 RNA 编辑,调控种子和植株发育,有重要意义。

  在植物的生命活动中,线粒体和质体转录本特定位点的胞苷到尿苷(C-to-U)RNA 编辑,对于细胞器基因的表达和功能起着至关重要的作用,而这一过程离不开 PPR 蛋白的参与。此次,研究人员对 Defective Kernel 570-1(Dek570-1)基因展开了基于图谱的克隆与特征分析。该基因编码一种 PPR-DYW 蛋白,是 Emp17 的等位基因。值得注意的是,在不同的遗传背景下,二者表现出了差异。在 W22 背景下,emp17 会导致空果皮和胚胎致死;而在郑 58 背景下,dek570-1 虽然会使胚和胚乳的大小减小,但仍能产生较小且有活力的种子。携带 dek570-1 基因的植株表现为矮小、发黄,不过它们依然能够繁殖后代。
深入到细胞层面,在线粒体中,Dek570-1 基因功能丧失后,会使 nad2-677 和 ccmFC-799 位点的 C-to-U 编辑完全消失,ccmFC-906 位点的编辑程度也会降低,这和 Emp17 缺失时的情况一致。但二者也有不同之处,emp17 中 ccmFC-966 位点的编辑减少,而 dek570-1 中该位点却是完全编辑的状态,并且还发现了 ccmFC-87、ccmFC-301 和 ccmFC-306 等多个编辑位点。更有趣的是,Dek570-1 不仅像 Emp17 一样存在于线粒体中,还在线粒体和叶绿体中都有分布。相应地,dek570-1 叶绿体中 rpl20-308 位点的编辑显著减少,这一变化影响了一些 rRNAs、质体编码的 RNA 聚合酶(PEP)和核编码的单亚基 RNA 聚合酶(NEP)依赖基因的表达,进而导致叶绿素积累减少,光合速率降低。
综合这些研究结果可以看出,Dek570-1 对于线粒体和叶绿体转录本中多个位点的 C-to-U 编辑至关重要,同时也是种子和植株发育不可或缺的因素。这表明 Zm00001d028422 这个基因位点,在不同遗传背景的玉米中,可能已经发生了一些功能性的进化分歧。
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