我院學(xué)者發(fā)表文獻(xiàn)揭示杉木幼苗暗適應(yīng)機(jī)制
植物的黃化現(xiàn)象對(duì)人們而言并不陌生。如果在植物早期發(fā)育過程中沒有得到陽光照射，我們?nèi)粘Ｋ姷亩喾N植物的子葉都會(huì)呈現(xiàn)黃色或蒼白色。這是因?yàn)橹参镏兴哂械脑~綠素酸脂（Pchlide）氧化還原酶（POR）活性受到光信號(hào)的調(diào)控，在黑暗中無法合成葉綠素，而原質(zhì)體也無法形成結(jié)構(gòu)和功能完整的葉綠體。然而，在生物進(jìn)化的過程中，黃化現(xiàn)象是高等被子植物所特有的現(xiàn)象。在從藻類到裸子植物等較低等植物種類都擁有光不依賴的葉綠素酸脂（Pchlide）氧化還原酶（DPOR），它們的子葉不會(huì)出現(xiàn)黃化現(xiàn)象。然而，對(duì)于這些植物中在黑暗條件下發(fā)育而成的幼苗子葉的結(jié)構(gòu)、功能、發(fā)育過程；以及暗生成葉綠體（etiochloroplast）具有怎樣的生理功能和進(jìn)化意義均僅有很少研究。
我學(xué)院萬迎朗課題組在北京林業(yè)大學(xué)杰出青年人才培育計(jì)劃，教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃以及自然科學(xué)基金的資助下，以我國南方重要林木樹種杉木為模式材料對(duì)暗條件下裸子植物幼苗發(fā)育的特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究顯示，暗培養(yǎng)下的杉木子葉能在黑暗條件下合成葉綠素且具有發(fā)育較為完整的葉綠體，葉綠體發(fā)育出發(fā)達(dá)的基質(zhì)與基粒片層結(jié)構(gòu)。這些暗形成光合作用相關(guān)結(jié)構(gòu)已經(jīng)具有不完整的光合作用能力，其中，光系統(tǒng)I（PSI）的電子傳輸效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出PSII水平。這一結(jié)果表明在暗培養(yǎng)的子葉中具有較強(qiáng)的循環(huán)光合電子傳遞（CEF）能力。我們通過非變性膠雙向電泳結(jié)合免疫雜交技術(shù)還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)d-NADP氧化還原酶在暗發(fā)育的杉木子葉中主要與細(xì)胞色素C6f復(fù)合體相結(jié)合，但在光發(fā)育的杉木子葉中卻大量卻出現(xiàn)在類囊體自由蛋白組分中。這說明該循環(huán)光合電子傳遞（CEF）是通過FNR-Cytb6f途徑進(jìn)行的。最后，課題組還利用第二代測(cè)序技術(shù)對(duì)光-暗條件下生長的杉木幼苗的光合作用相關(guān)基因的表達(dá)模式進(jìn)行了探索。該研究對(duì)裸子植物的子葉早期發(fā)育過程提出一個(gè)全新觀點(diǎn)，即子葉在接受到第一束陽光之前，便已做好接受陽光的準(zhǔn)備。而這最初的光能被應(yīng)用于通過CEF形成ATP供給植物發(fā)育所急需的能量。
該研究已于近日發(fā)表于植物生物學(xué)重要期刊《New Phytologist》（IF7.21）上。我校博士研究生薛嫻和碩士研究生王琪是本文共同第一作者，萬迎朗博士為本文通訊作者。研究得到了我校高榮孚教授，沈應(yīng)柏教授和夏新莉教授的指導(dǎo)與顧問。
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http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1111/nph.14096/abstract
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