拟南芥Cpn20介导的质体完整性对植物生长及雌配子体发育的关键作用

来自国内的研究人员针对质体蛋白质量控制机制在植物发育中的关键作用展开研究，通过表征拟南芥质体特异性共伴侣蛋白Cpn20的功能，发现其缺陷会导致叶绿体功能障碍和雌配子体发育停滞。该研究结合遗传学、细胞生物学和多组学技术，揭示了Cpn20通过维持质体完整性调控植物营养生长和生殖发育的双重机制，为理解质体遗传的母系传递模式提供了新见解。

　　

在开花植物中，质体（plastids）作为半自主细胞器，其蛋白质质量控制系统的失效常导致植物生长发育异常。有趣的是，大多数被子植物的质体呈现母系遗传模式。虽然胚胎囊发育的分子机制已有较多研究，但质体在雌配子体（female gametophyte, FG）发育中的调控作用仍不清楚。

研究团队以拟南芥（Arabidopsis）为模式生物，聚焦质体特异性共伴侣蛋白（Cpn20）的功能解析。通过构建弱等位突变体cpn20-a和敲除突变体cpn20-b，观察到前者呈现叶片失绿、植株矮化和开花延迟等多效性表型，后者则导致胚胎致死——角果中胚珠发育停滞。显微观察发现，Cpn20缺陷的雌配子体停滞在功能大孢子单细胞阶段，且完全检测不到质体存在。

整合转录组和蛋白质组分析显示：在营养生长阶段，Cpn20功能障碍主要影响叶绿体（chloroplast）相关功能；而在生殖阶段，则会干扰前质体（proplastid）的生物发生和细胞分裂进程。这些发现表明，Cpn20通过维持质体完整性这一"基础设施"，在植物生命周期中扮演着双重角色——既保障光合作用等营养生长过程，又调控雌配子体的正常发育。该研究为理解质体质量控制系统如何协调植物有性生殖提供了重要线索。