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JIPB|中国水稻研究所胡培松研究团队利用Y2H技术揭示CDE4编码叶绿体RNA剪接的五肽重复蛋白在低温条件影响水稻叶绿体的发育

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-07-21 13:33:46

五肽重复(PPR)蛋白在植物细胞器核糖核酸的转录后修饰中起重要作用。然而,大多数PPR蛋白的功能仍然未知。

 7月5日中国水稻研究所胡培松研究团队在JIPB发表了一篇名为“CDE4 encodes a pentatricopeptiderepeat protein involved in chloroplast RNA splicing and affects chloroplastdevelopment under low-temperature conditions in rice”的文章揭示了CDE4编码一种参与叶绿体RNA剪接的五肽重复蛋白,在低温条件下影响水稻叶绿体的发育。


在这里,我们描述了水稻叶绿素缺乏4 (cde4)突变体的特征,该突变体在早期叶片发育期间表现出白化表型,在低温(20℃)下叶绿素含量降低和叶绿体异常。位置克隆显示CDE4编码一种位于叶绿体中的P型PPR蛋白。在cde4突变体中,质体编码的聚合酶(PEP)依赖性转录物水平显著降低,但与野生型植物相比,20℃时核编码基因的转录物水平增加。CDE4直接结合叶绿体基因rpl2、ndhA和ndhB的转录物。这些转录物的内含子剪接在20℃的cde4突变体中是有缺陷的,但在32℃是正常的。此外,CDE4相互作用含鸟苷酸激酶VIRICENT 2(V2);V2的过表达增强了CDE4蛋白的稳定性,从而挽救了20°c时的cde4表型。我们的结果表明,CDE4参与质体RNA剪接,在低温条件下水稻叶绿体发育中起重要作用。


V2编码鸟苷酸激酶,v2突变体在低温下具有带发育不良叶绿体的白化苗,类似于cde4突变体的表型(杉本四叶等人,2007年)。酵母双杂交分析(Y2H)表明CDE4可以与V2相互作用(图8A)。pull down和双分子荧光互补(BiFC)进一步证实了CDE4与V2的物理相互作用(图8B,C)。我们还对CDE4进行了蛋白质降解分析,发现在GST-V2存在下,CDE4和突变CDE4的降解速率都较慢(图8D,S11A,B)。蛋白质印迹分析显示,在20°C时,CDE4突变体的V2和cde4水平显著降低,但在32°C时,CDE4和野生型植物的V2和cde4蛋白水平相似(图8E)。这表明cde4突变体中V2的较低积累或缺失导致CDE4的降解,并最终导致20℃下的白化表型。

CDE4与V2相互作用

接下来,我们在由玉米泛素1启动子驱动的cde4突变体中过表达V2(图8F,G,S12)。在这些V2 OE系中,与20°C时的CDE4突变体相比,cde4的蛋白质丰度显著增加(图8F),并且cde4突变体的白化表型恢复到正常野生型表型(图8G)。V2 OE幼苗的叶绿素a和叶绿素b含量也恢复到正常野生型水平(图S12C–D)。此外,在20℃时,V2 OE系中rpl2、ndhA和ndhB的RNA剪接恢复到正常野生型水平(图8H)。上述结果表明,V2的过量表达增强了CDE4蛋白的稳定性,恢复了cde4表型,并补偿了低温下叶绿体RNA剪接的损失。


总之,我们证明了作为一种P型PPR蛋白,CDE4在水稻叶绿体RNA剪接和转录/翻译中起着至关重要的作用,尤其是在低温条件下。此外,cde4幼苗的白化表型可用作杂交水稻机械化生产中的早期形态标记,并用于提高种子生产中的纯度。我们的数据揭示了CDE4在水稻叶绿体发育调控中的作用。


文献链接:https://doi.org/10.1111/jipb.13147

JIPB|中国水稻研究所胡培松研究团队利用Y2H技术揭示CDE4编码叶绿体RNA剪接的五肽重复蛋白在低温条件影响水稻叶绿体的发育
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