拟南芥NYEs协同调控叶片衰老进程中叶绿素降解及营养物质再动员的机理

申请者实验室在报道了拟南芥绿色器官衰老进程中叶绿素降解调控关键基因AtNYE1之后又鉴别出了具有类似功能的同源基因AtNYE2和AtNYE3基因，而AtNYE2是国际同行此前认为没有功能的基因。虽然nye2-1没有表型，但是其过表达能够导致叶绿素提早降解；nye1 nye2双突变体不仅可导致衰老进程中90％以上的叶绿素降解受阻（nye1-1中50％叶绿素降解受阻），使得种子呈现绿色，而且还导致种子发育不良、发芽率仅有10％左右。本项目拟在此基础上开展下列三方面的研究： 1）探索NYEs对衰老进程中叶绿素降解的协同调控机理，力图阐明旁系同源基因协同作用的特殊性和普遍性；2）探明NYEs是否是衰老进程中叶绿素降解的瓶颈调控节点之一；3）探索NYEs对衰老进程中营养物质再动员和种子发育的影响程度，以便明确它们在作物产量和品质改良方面的应用潜力。

在植物绿色器官衰老进程中，叶绿素的快速降解有助于植物细胞解毒，以保障营养物质的动员和再利用。在实验室前期鉴别出了叶绿素降解关键调控基因NYE1的基础上，我们揭示了NYE1及其旁系同源基因NYE2协同调控叶绿素降解过程的分子模式，以及不同模式植物中NYEs调控植物叶绿素降解的瓶颈作用及其可能的作用机理；与此同时，我们还明确了NYEs介导的叶绿素与LHC相关蛋白的偶联降解具有调控氮素动员与再利用效率的显著作用。在进一步研究NYE1蛋白的功能时，我们鉴定了NYEs上的富含半胱氨酸的关键功能域，及其与LHC互作的核心结构域。我们还发现了NYEs功能的严重缺失引起拟南芥和大豆种子叶绿素的滞留；有意思的是，这些叶绿素的滞留会导致拟南芥种子产生严重的光损伤，但是对大豆种子没有明显的影响，表明NYEs调控的叶绿素降解对于十字花科植物种子的成熟过程至关重要。此外，我们还发现，在不同因素诱导叶片衰老时，NYEs受到PIFs、EIN3、ORE1、MYCs、NACs和ABFs等重要转录因子的直接调控。部分相关工作现已发表重要SCI论文4篇，另外3篇文章在审稿和撰写中。