近日，生物學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合河北北方學(xué)院分子育種團(tuán)隊(duì)在《Horticultural Plant Journal》（中科院一區(qū)TOP，IF=4.240）上發(fā)表了題為“PtrDJ1C, an atypical member of the DJ-1 superfamily, is essential for early chloroplast development and lignin deposition in poplar”的研究論文。
葉綠體 (chloroplast) 作為植物中典型的細(xì)胞器，其生物合成和發(fā)育過(guò)程高度復(fù)雜。核基因編碼蛋白可以通過(guò)多種作用方式對(duì)葉綠體生物合成進(jìn)行調(diào)控，而在核基因參與葉綠體發(fā)育調(diào)控方面，多年生木本植物與一年生草本植物存在較大差異，目前研究工作主要均集中在草本模式植物中，以多年生木本植物為研究材料尚未見(jiàn)報(bào)道。
為了揭示核基因編碼蛋白PtrDJ1C對(duì)木本植物葉綠體發(fā)育的調(diào)控機(jī)制，本研究通過(guò)CRISPR/Cas9基因編輯系統(tǒng)成功敲除楊樹(shù)中PtrDJ1C基因，獲得系列白化程度差異的楊樹(shù)突變體株系。實(shí)驗(yàn)表明，突變體材料中葉綠素含量顯著降低、葉綠體相關(guān)蛋白累積減少、光合作用能力減弱（圖1）。進(jìn)一步通過(guò)熒光定量PCR、Western Blot、Northern Blot等技術(shù)證實(shí)，PtrDJ1C影響了葉綠體基因表達(dá)，同時(shí)也會(huì)抑制葉綠體核糖體RNA的成熟過(guò)程以及核糖體穩(wěn)定性。最后結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、半薄切片、木質(zhì)素含量測(cè)定等實(shí)驗(yàn)，首次發(fā)現(xiàn)PtrDJ1C能夠影響苯丙氨酸代謝途徑以及木質(zhì)素的沉積（圖2）。本論文為木本植物葉綠體生物發(fā)育以及影響木質(zhì)素累積的研究提供了數(shù)據(jù)支撐與新思路。
圖1 Cirispr/CAS9基因編輯獲得ptrdj1c楊樹(shù)突變體表型
圖2 野生型和突變體中苯丙烷代謝和木質(zhì)素含量檢測(cè)
我校生物學(xué)院肖建偉副教授為本論文通訊作者，我校生物學(xué)院校友、河北北方學(xué)院青年教師王鑫偉和我校生物學(xué)院碩士生邵春雪為共同一作，荊艷萍與李曉娟教授也參與了該項(xiàng)研究工作。研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32201516、91954202）、河北省教育廳青年拔尖人才項(xiàng)目（BJK2022028）及河北北方學(xué)院青年基金（XJ2021013）的資助。
文章鏈接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S2468-0141(23)00091-2
