玉米cns1突变体的籽粒发育缺陷表型。明升官网农科院供图
近日，明升官网农业明升体育app院生物技术研究所作物代谢调控与营养强化团队发现一个编码P亚型的PPR（三十五肽重复）蛋白的基因CNS1，通过研究解析该基因的功能及其作用机制，明晰了其与玉米籽粒发育的关系。相关研究结果发表在《植物生理学》（Plant Physiology）上。
玉米籽粒发育直接影响玉米产量，涉及复杂的遗传调控网络，包括线粒体基因的表达。线粒体作为一个半自主细胞器为籽粒发育提供能量，线粒体功能缺陷会导致生长缓慢和形态异常甚至停滞发育等问题。已有研究发现，P亚型PPR蛋白是一种靶向线粒体的RNA结合蛋白，具有RNA剪切、编辑和维持线粒体编码基因转录本3’末端稳定性三类功能。
该研究自一个玉米籽粒发育缺陷突变体中克隆得到一个新基因CNS1，其编码的PPR蛋白能够直接结合线粒体复合体III的关键基因ccmFN转录本AUG上游的特定序列，从而保护其5’末端的完整性。基因比较分析发现，与野生型相比，突变体中ccmFN转录本5’末端发生严重缺失，进而影响了复合体Ⅲ的装配和功能，导致线粒体形态、功能异常和能量供应不足，产生籽粒发育缺陷的表型。
该研究首次报道了PPR蛋白具有维持线粒体基因5’末端稳定性的功能，拓展了对P型PPR蛋白及其调控线粒体功能的认知，有助于揭示玉米籽粒发育机理，为玉米产量和品质性状的遗传改良提供了新思路。
该研究获得国家重点研发计划，国家自然明升体育app基金和转基因生物新品种培育重大专项的资助。
论文链接：http://doi.org/10.1093/plphys/kiac086/6537556
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