2024年9月6日，Plant Physiology在線發(fā)表愛丁堡大學、約克大學等機構研究人員聯(lián)合署名，題為Bestrophin-like protein 4 is involved in photosynthetic acclimation to light fluctuations in Chlamydomonas的研究論文。文章旨在闡明BST4(Bestrophin-like protein 4)在萊茵衣藻蛋白核中的作用，并測試其作為類囊體-Rubisco連接蛋白的功能。

BST4是一種有別于BST1-3的bestrophin 蛋白。BST4是一種跨膜蛋白，被認為是連接Rubisco基質和蛋白核管道的紐帶。研究人員使用萊茵衣藻bst4突變體和擬南芥異源表達系統(tǒng)來研究BST4的功能。通過免疫印跡、共聚焦顯微鏡、電鏡、酵母雙雜交、F?rster共振能量轉移、Slimfield顯微鏡分子追蹤等技術來分析BST4的定位、組裝和功能。通過生長測定、光合作用測量和非光化學淬滅(NPQ)分析來評估突變體和轉基因株系的生理反應。研究發(fā)現(xiàn)，BST4在萊茵衣藻中形成五聚體復合物并定位于蛋白核管道。bst4突變體在連續(xù)光照下生長正常，但在光照波動下生長受損。BST4在擬南芥中定位于類囊體膜，但不足以將類囊體整合到Rubisco凝集體(原蛋白核)中。bst4突變體在暗到光轉換期間顯示出較低的類囊體腔pH，這與NPQ的瞬時增加有關。

主要結論，BST4不是連接蛋白，而是一個可能涉及離子穩(wěn)態(tài)的蛋白核管狀離子通道，尤其在光照波動時具有重要作用。BST4對于萊茵衣藻在快速光照波動下的光合作用適應至關重要。

上述研究提供了BST4在光合作用適應性中作用的新見解，并為未來通過工程手段提高作物光合作用效率提供了潛在的靶點。本研究中，萊茵衣藻和擬南芥的葉綠素熒光慢速動力學曲線(Slow Kinetics)，非光化學淬滅(NPQ)以及跨類囊體膜質子梯度(ΔpH)，跨膜電位(ΔΨ)，質子導度(gH+)相關的參數均通過雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100和P515/535模塊完成。

2024年9月12日，Journal of Hazardous Materials雜志在線發(fā)表浙江大學農業(yè)與生物技術學院農學系為第一署名單位，張國平研究團隊標題為“Manganese enhances cadmium tolerance in barley through mediating chloroplast integrity, antioxidant system, and HvNRAMP expression”的研究論文。文章探究了錳通過介導葉綠體完整性、抗氧化系統(tǒng)和 HvNRAMP 表達來增強大麥中鎘的耐受性。

2024年9與13日，Nature Plants(IF=15.8)在線發(fā)表了芬蘭圖爾庫大學Eva-Mari Aro團隊題為Differential FeS cluster photodamage plays a critical role in regulating excess electron flow through photosystem I的研究論文。

2024年9月21日，Journal of Hazardous Materials雜志在線發(fā)表海南熱帶海洋學院劉敏實驗室標題為Microplastic pollution in tropical coral reef ecosystems from the coastal South China Sea and their impacts on corals in situ的研究論文。文章探究了微塑料污染對南海沿海熱帶珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)中原位生長珊瑚的影響。

2024年9月19日，Cell Reports雜志在線發(fā)表沈陽農業(yè)大學現(xiàn)代設施園藝工程技術中心李天來院士&劉玉鳳教授團隊標題為Ubiquitin-mediated degradation of SlPsbS regulates low night temperature tolerance in tomatoes的研究論文。文章揭示了葉綠體囊泡化(CV)蛋白和COP9信號體亞基5A(CSN5A)共介導的葉綠體蛋白泛素依賴性降解途徑，從而為脅迫條件下番茄葉綠體蛋白穩(wěn)定性的調控提供基礎參考。

番茄(Solanum lycopersicum L.)作為一種園藝作物在全球廣泛種植，在華北冬季和春季的蔬菜大棚栽培中極易受到夜間低溫(LNT)脅迫的影響，導致番茄產量和質量嚴重下降。在本研究中，鹿嘉智博士等人發(fā)現(xiàn)LNT脅迫抑制了NPQ的增加，并導致番茄葉片中SlPsbS的降解。SlCSN5A直接在細胞質中與SlPsbS相互作用，并介導了SlPsbS的泛素化和降解。SlCV參與了SlPsbS從葉綠體的轉運，促進了SlCSN5A與底物(SlPsbS)之間的接觸。有趣的是，SlCV也被發(fā)現(xiàn)與SlCSN5A物理相互作用并被泛素化和降解。此外，SlCSN5-RNA干擾(RNAi)和Slcv突變體植物表現(xiàn)出更高的LNT耐受性，而SlCV過表達(OE)促進了番茄葉片中SlPsbS蛋白的降解?？傮w而言，相關的研究表明SlCSN5A和SlCV在調節(jié)逆境下葉綠體蛋白穩(wěn)定性中發(fā)揮了關鍵作用，從而揭示了提高植物耐寒性的潛在新途徑。本研究中，夜間低溫脅迫下番茄光合作用相關的葉綠素熒光參數通過便攜式光合儀GFS-3000與雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100聯(lián)用系統(tǒng)以及葉綠素熒光成像系統(tǒng)IMAGING-PAM完成。

2024年9月21日，Chemical Engineering Journal在線發(fā)表浙江省農科院任海英研究員實驗室題為Early diagnosis, monitoring, profiling, and management of bayberry twig blight disease by nitrogen metabolism的研究論文。文章研究結果證實了通過氮代謝對楊梅枝枯病進行早期診斷、監(jiān)測、分析和管理的可行性方案。

2024年9月23日，Chemical Engineering Journal在線發(fā)表浙江海洋大學石油化工與環(huán)境學院高峰老師實驗室題為Bioconversion of C1 and C2 artificial photosynthesis products into high-value bioproducts by mixotrophic microalgae Chlorella pyrenoidosa的研究論文。文章探究了混合營養(yǎng)微藻-小球藻將C1和C2人工光合作用產物生物轉化為高價值生物制品的技術路線，為人工光合作用與微藻培養(yǎng)相結合以生產高價值的生物制品提供有價值的見解。

本研究探討了利用人工光合作用合成的C1和C2產物來促進小球藻的生長和色素、淀粉和脂質的合成。與對照組相比，醋酸鉀和乙醇能明顯促進微藻的生長，而甲醇和甲酸鉀對微藻的生長有一定的抑制作用，說明C2產物更有利于微藻的生長。值得注意的是，微藻馴化后利用甲酸鉀的能力明顯增強，說明微藻馴化處理是提高C1產品利用率的有效手段。C1和 C2產物都能顯著促進微藻細胞中脂質和淀粉的積累，C2產物能顯著提高微藻的脂質和淀粉產量，其中以醋酸鉀的效果最好。在5克/升醋酸鉀的處理下，C. pyrenoidosa的生物量生產率達到0.28克/升/天，淀粉和脂質產量分別達到17.2毫克/升/天和25.2毫克/升/天。轉錄組分析表明，在不同有機物的影響下，參與光合作用、能量代謝和其他相關途徑的基因明顯上調。此外，醋酸鉀和甲酸鉀的添加降低了微藻對光合作用的依賴，而乙醇和醋酸鉀則明顯加快了微藻的能量代謝，為微藻的生長和生物量的產生奠定了基礎。總之，研究發(fā)現(xiàn)醋酸鉀是一種比較適用于提高混養(yǎng)微藻生產高價值生物產品的人工光合作用產物，當C1產物用于微藻培養(yǎng)時，微藻馴化等預處理尤為重要。本研究中，微藻光合作用活性相關的葉綠素熒光參數測量通過MAXI-IMAGING-PAM葉綠素熒光成像系統(tǒng)完成。

2024年 9月23日，Communications Earth & Environment雜志在線發(fā)表澳大利亞南十字星大學Melissa S. Naugle等人題為Heat tolerance varies considerably within a reef-building coral species on the Great Barrier Reef的研究論文，文章評估了大堡礁上造礁珊瑚物種的耐熱性差異。

造礁珊瑚種群面臨著氣候變暖帶來的前所未有的威脅。耐熱性的持續(xù)變化對珊瑚持續(xù)生存所需的進化過程至關重要。然而，從個體到生態(tài)系統(tǒng)尺度，人們對耐熱珊瑚的空間分布以及決定耐熱性的基本因素知之甚少。在本文中，研究人員展示了大堡礁上一個基礎珊瑚物種群耐熱性的廣泛差異。569個個體的耐熱閾值在從數米到大于1250千米的范圍內相差高達 7.3℃。不同珊瑚礁之間熱閾值的差異與當地對歷史和近期熱經歷的適應和馴化是一致的。然而，珊瑚礁內部的差異有時比珊瑚礁之間的差異更大，而且在很大程度上無法用環(huán)境預測因子、假定宿主物種或共生生物群落來解釋。這表明，礁內耐熱性差異可能主要是由其他因素造成的，如適應性基因組變異。我們預計我們的發(fā)現(xiàn)將為保護和恢復行動提供信息，包括針對耐熱性增強的個體進行選擇性繁殖。本研究中，珊瑚光合作用活性相關的葉綠素熒光參數測量通過MAXI-IMAGING-PAM葉綠素熒光成像系統(tǒng)完成。

2024年9月23日，New Phytologist雜志在線發(fā)表日本國立基礎生物學研究所Jun Minagawa實驗室題為The blue–green light-dependent state transition in the marine phytoplankton Ostreococcus tauri的研究論文，文章探究了海洋浮游植物Ostreococcus tauri的藍綠光依賴性狀態(tài)轉換。

在本研究中，科研人員探索了海洋超微浮游動物Ostreococcus tauri的適應機制。目的是了解其光合作用適應性，這在其光合系統(tǒng) I(PSI)超級復合物的低溫電子顯微鏡結構中有所體現(xiàn)。該結構揭示了一個獨特的組成，其中包括與PSI核心結合的磷酸化Lhcp三聚體以及另外兩個Lhcp三聚體，這表明光適應的潛在狀態(tài)轉換。為了研究這一假設，研究人員進行了一系列生化和生理實驗，分析了吸收光譜，以區(qū)分PSI和PSII，尤其關注藍綠波長，并研究了綠光特定激發(fā)Lhcp的效果，包括其磷酸化和 PSI-LHCI-Lhcp 超級復合物的形成。相關的研究結果闡明了與Lhcp相關的色素吸收所產生的獨特效應。用綠光激發(fā)Lhcp可誘導其磷酸化，從而形成PSI-LHCI-Lhcp超級復合物。值得注意的是，PSI的功能天線尺寸可在綠光下可逆地擴大，這證明了它的狀態(tài)轉換能力。這些發(fā)現(xiàn)不僅突顯了適應海洋環(huán)境的獨特光合作用適應性，而且鑒于原生植物門的系統(tǒng)發(fā)育地位，還表明了狀態(tài)轉換在綠色植物中可能扮演的祖先角色。本研究中，樣品暗適應以后的最大熒光產率測量通過MONITORING-PAM完成。

2024年9月25日，The Plant Journal雜志在線發(fā)表凱澤斯勞滕大學Torsten M?hlmann實驗室標題為Uracil phosphoribosyltransferase is required to establish a functional cytochrome b₆f complex的研究論文，文章研究證明了尿嘧啶磷酸核糖轉移酶是建立功能性細胞色素b₆f復合物的必要條件。

擬南芥尿嘧啶磷酸核糖轉移酶(UPP)是一種重要的酶，缺乏這種酶的植物葉綠體功能嚴重受損。研究人員對UPP amiRNA 突變體的分析證實，由于RIESKE鐵硫蛋白(PetC)幾乎缺失，導致光合電子傳遞受阻，因此這一重要功能對于建立功能完備的光合作用至關重要。有趣的是，這一功能似乎與核苷酸平衡無關，因為在所研究的突變體中，核苷酸水平沒有發(fā)生變化。轉錄組學和蛋白質組學分析表明，蛋白質平衡而非基因表達很可能是導致這一觀察結果的原因，強光引起了蛋白酶水平的上調，包括UPP amiRNA株系中的葉綠體絲狀溫敏1、5(FtsH)、酪蛋白溶解蛋白酶蛋白水解亞基1(ClpP1)、加工肽酶以及葉綠體蛋白質導入機制的組分。不僅從成熟植株的免疫印跡中檢測到 PetC 的數量大幅減少，而且在幼苗的去葉綠素實驗中也檢測到 PetC 的數量大幅減少，這導致強光誘導的非光化學淬滅Φ(NPQ)減少，但非調節(jié)性能量耗散Φ(NO)增加。光合作用受損導致無法誘導類黃酮的生物合成。此外，還發(fā)現(xiàn)滲透保護劑棉子糖、脯氨酸和富馬酸鹽的水平降低。總之，相關的研究表明，UPP在 PetC的導入、加工或定向到類木質膜的過程中起到了穩(wěn)定PetC的作用，或保護其免受蛋白酶降解。本研究中，擬南芥野生型光合作用相關的葉綠素熒光參數測量通過葉綠素熒光成像系統(tǒng)MINI-IMAGING-PAM完成。

研究結果發(fā)現(xiàn)， RppA能夠直接結合到chlG的啟動子上，并且對chlG基因的表達起到抑制作用。rppA基因敲除突變株在暗-光轉換條件下生長緩慢，并出現(xiàn)嚴重的氧化損傷。在暗光轉換過程中，rppA敲除突變株中葉綠素及其前體物的積累顯著增加，而葉綠素合成相關基因(chlG)的轉錄表達顯著上調。RppA能夠同步促進類胡蘿卜素生物合成相關基因的轉錄，增強類胡蘿卜素的合成。這些結果揭示了藍藻在頻繁的暗-光轉換條件下，通過減緩葉綠素的生物合成和促進類胡蘿卜素的生物合成來避免氧化損傷。

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