11月15日，中國水稻研究所種質創新課題組在The Plant Journal雜志在線發表了題為Disruption of EARLY LESION LEAF 1, encoding a cytochrome P450 monooxygenase, induces ROS accumulation and celldeath in rice 的研究論文。該研究基于細胞學、生理學和轉錄組學等分析，發現ELL1影響葉綠體的發育和功能，并在ROS介導的細胞死亡中起著至關重要的作用。
細胞程序性死亡（PCD）在植物生長發育過程中普遍存在，是決定作物生長和發育的重要過程 （Plant Biotechnology Journal, 2016）。在農業生產中，作物有規律的PCD有利于籽粒的發育和成熟，而不受控制的PCD會對作物的品質、產量帶來巨大的影響。因此，探索植物PCD背后的分子機制是當前的研究熱點，與PCD相關的基因報道也屢見不鮮，例如SPL29、SLP33、SPL35等 （Journal of Experimental Botany, 2015, 2017; Plant Biotechnology Journal, 2019），但關于調控PCD途徑的基因報道仍相對較少。
病斑突變體（LMMs）常用作研究植物PCD分子機制的材料。該研究團隊首先通過EMS誘變，克隆到一個病斑突變體基因ELL1。生理學和細胞學分析發現，該基因與葉綠體的發育和功能密切相關，與葉綠體相關的基因或蛋白在轉錄水平和蛋白水平上均受到嚴重影響；同時在ell1突變體中發現有大量的H2O2積累和壞死細胞存在。結合RNA-seq數據，發現與氧結合相關或與ROS清除相關的基因表達上調，表明ell1突變體中積累了大量的ROS。此外，TUNEL和彗星實驗表明ell1突變體中發生了嚴重的DNA降解和異常PCD，暗示過量的ROS積累會誘導DNA損傷和ROS介導的細胞死亡。考慮到ELL1的突變會破壞葉綠體的結構，并且葉綠體缺陷會導致ROS積累，最終觸發PCD，因此該研究認為ELL1在ROS介導的細胞死亡中起重要作用。
綜上，該研究闡述了水稻中調控細胞死亡的一條新途徑，即ELL1通過影響葉綠體的發育來調控水稻中ROS的穩態，進而觸發由ROS介導的細胞死亡。該研究豐富了我們對植物中PCD產生與ROS穩態之間聯系的理解。
該研究得到國家自然科學基金和浙江省自然科學基金等項目資助。崔元江博士、張強博士和西南科技大學彭友林博士為論文共同第一作者。錢前院士和任德勇副研究員為共同通訊作者。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15079
日期：2020-11-18
細胞程序性死亡（PCD）在植物生長發育過程中普遍存在，是決定作物生長和發育的重要過程 （Plant Biotechnology Journal, 2016）。在農業生產中，作物有規律的PCD有利于籽粒的發育和成熟，而不受控制的PCD會對作物的品質、產量帶來巨大的影響。因此，探索植物PCD背后的分子機制是當前的研究熱點，與PCD相關的基因報道也屢見不鮮，例如SPL29、SLP33、SPL35等 （Journal of Experimental Botany, 2015, 2017; Plant Biotechnology Journal, 2019），但關于調控PCD途徑的基因報道仍相對較少。
病斑突變體（LMMs）常用作研究植物PCD分子機制的材料。該研究團隊首先通過EMS誘變，克隆到一個病斑突變體基因ELL1。生理學和細胞學分析發現，該基因與葉綠體的發育和功能密切相關，與葉綠體相關的基因或蛋白在轉錄水平和蛋白水平上均受到嚴重影響；同時在ell1突變體中發現有大量的H2O2積累和壞死細胞存在。結合RNA-seq數據，發現與氧結合相關或與ROS清除相關的基因表達上調，表明ell1突變體中積累了大量的ROS。此外，TUNEL和彗星實驗表明ell1突變體中發生了嚴重的DNA降解和異常PCD，暗示過量的ROS積累會誘導DNA損傷和ROS介導的細胞死亡。考慮到ELL1的突變會破壞葉綠體的結構，并且葉綠體缺陷會導致ROS積累，最終觸發PCD，因此該研究認為ELL1在ROS介導的細胞死亡中起重要作用。
綜上，該研究闡述了水稻中調控細胞死亡的一條新途徑，即ELL1通過影響葉綠體的發育來調控水稻中ROS的穩態，進而觸發由ROS介導的細胞死亡。該研究豐富了我們對植物中PCD產生與ROS穩態之間聯系的理解。
該研究得到國家自然科學基金和浙江省自然科學基金等項目資助。崔元江博士、張強博士和西南科技大學彭友林博士為論文共同第一作者。錢前院士和任德勇副研究員為共同通訊作者。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15079
日期：2020-11-18
