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我校杨飞老师在国际著名期刊《Plant Physiology》发表研究论文

来源: 烟草学院    时间:2024年01月16日    浏览量:

本站消息 近日,我校烟草学院杨飞老师与澳大利亚西澳大学Ian Small课题组合作,在Plant Physiology在线发表了题为“Mitochondrial atp1 mRNA knockdown by a custom-designed pentatricopeptide repeat protein alters ATP synthase”论文。该论文依据线粒体PPR蛋白与目标RNA之间序列识别的“PPR密码”规则,通过改变部分氨基酸,重新设计了天然PPR蛋白序列,使其从原本识别线粒体RNA的5’非编码区转变为识别目标基因的编码区,造成线粒体目标基因切割而被抑制表达。该技术为研究线粒体基因功能,以及验证植物线粒体细胞质雄性不育基因功能提供了新的技术手段。

植物细胞质雄性不育在杂交育种中具有重要的应用价值,同时也是研究核质互作的理想系统。长期以来,线粒体遗传操作技术的匮乏,限制了植物细胞质雄性不育种质创新和基因功能验证,阻碍了线粒体遗传学研究。

PPR蛋白(Pentatricopeptide Repeat protein, PPR)是一类线粒体RNA结合蛋白,是由2-30个重复单位串联而成的一类核基因编码蛋白质,每个重复单位约含有35个氨基酸残基,称为PPR基序。PPR蛋白的每个基序第5和35位氨基酸对于碱基识别具有决定作用,对应识别线粒体RNA的一个碱基,由此建立了“PPR密码”规则。

论文根据拟南芥天然RPF2蛋白结合线粒体nad9基因mRNA的起始密码子上游-301核苷酸序列,通过改变四个氨基酸对RPF2蛋白进行重新设计,使其识别线粒体atp1基因mRNA的+1330核苷酸序列,特异性诱导了线粒体基因atp1发生切割,显著降低了线粒体Atp1蛋白水平和ATP合成酶的组装。遗传转化植株表现出生长延缓和育性降低的表型,叶片呼吸速率升高,Atp1蛋白含量水平下降了5倍以上,且伴随着ATP合成酶其他亚基蛋白水平下降,但是对电子传递呼吸链没有影响,说明ATP合成酶的生物合成独立于其他电子传递链复合体。线粒体RNA测序5’末端比较作图确认没有发生脱靶效应。转录组分析表明氨基酸转运和胁迫应答基因在转化植株中被诱导差异表达,表明ATP合成酶被抑制时转录组发生改变以维持细胞稳态。

烟草学院鼓励青年教师出国深造,积极搭建跨国界学术交流与工作平台。学院教师杨飞为论文第一作者,澳大利亚西澳大学Catherine Colas des Francs-Small为论文通讯作者。该研究得到了澳大利亚研究基金(CE140100008)、中国国家自然科学基金地区基金(31960603)和云南农业大学公派出国留学基金(2018)的资助。

论文链接:

https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiae008/7516264

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作者:杨飞

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编辑:潘伟荣

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