“麦缘锦楸”斑叶形成机制研究取得重要进展

时间:2019-04-25 来源:重点实验室 作者:重点实验室


斑叶通常由绿色和黄/白色部分组成,在园林绿化和景观设计等方面有较高的应用价值,同时也是研究叶绿体发育及叶色调控机制的理想材料。‘麦缘锦楸’是林木遗传育种国家重点实验室“珍贵树种遗传改良”研究组选育出的灰楸观赏新品种(新品种权证书编号:20150150),其叶片呈现斑叶特征(不规则黄色斑块),具有较高的观赏价值。
 

斑叶植物的黄色部分通常有较低的光合作用和较高的抗氧化活性。蛋白磷酸化修饰作为最基本和最常见的修饰类型,可以调控包括光合作用和应激反应在内的大多数生物学过程,推测蛋白磷酸化可能在斑叶形成过程中起着非常重要的作用。但是由于植物界修饰类型抗体的稀缺,使得研究很难向前推进。高通量磷酸化蛋白组学能够在整体水平上检测磷酸化位点,并为后续这些位点的功能验证提供有效信息。
 

通过比较磷酸化组学研究,共鉴定到1646个磷酸化蛋白、3778个磷酸化位点。斑叶形成受光合作用、前体代谢物质的产生调节、响应胁迫、体内稳态、氨基酸代谢等过程的磷酸化调控,大多数差异磷酸化蛋白位于叶绿体和细胞质上,其中糖代谢相关酶的磷酸化水平在很大程度上调控了斑叶的形成。该研究初步解析了蛋白磷酸化调控‘麦缘锦楸’斑叶形成的机制,也为其他斑叶植物的叶色形成机制和遗传改良研究提供了科学参考。
 

研究结果已在线发表在International Journal of Molecular SciencesIF=3.687)。文章链接:https://doi.org/10.3390/ijms20081895。博士研究生王楠为第一作者,王军辉研究员和麻文俊助理研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了林木遗传育种国家重点实验室专项(CAFYBB2017 Y002)的资助。

‘麦缘锦楸’与灰楸叶片对比

调控‘麦缘锦楸’斑叶形成的中心代谢通路(不同细胞器)磷酸化水平模式图