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近日，中国农科院作物科学研究所周文彬研究团队在New Phytologist在线发表了题为PROGRAMMED CELL DEATH 8 interacts with tetrapyrrole biosynthesis enzymes and ClpC1 to maintain homeostasis of tetrapyrrole metabolites in Arabidopsis的研究论文。该研究鉴定了一个在植物中高度保守、参与体内叶绿素稳态的叶绿体蛋白，解析了其在光暗转换条件下调控植物程序性细胞死亡的分子机制。
叶绿体作为植物的半自主细胞器，不仅是光合作用的场所，也是叶绿素、氨基酸、脂肪酸、植物激素等重要代谢物的合成部位。叶绿素生物合成是一个受严密调控的动态过程。叶绿素代谢的紊乱不仅会直接影响光合作用等生理过程，还会导致程序性细胞死亡，影响植物的生长发育。
研究人员鉴定到一个定位于叶绿体类囊体膜、在植物中高度保守的新蛋白PCD8。敲除PCD8基因导致胚胎坏死；PCD8 RNAi突变体在光暗转换条件下表现为叶绿体受损、叶片出现坏死斑的表型。叶绿素合成通路分析表明，PCD8 RNAi突变体中叶绿素合成中间产物过量积累，从而激发单线态氧，最终导致细胞死亡。进一步通过遗传和生化分析发现，PCD8与Clp蛋白酶及多个叶绿素合成蛋白相互作用（如ClpC1、HEMC、CHLD、PORC），并促进Clp蛋白酶对叶绿素合成蛋白的降解。该研究揭示了PCD8蛋白参与调控叶绿素合成途径的功能和分子机制，为进一步深入理解叶绿素合成调控提供了新的视角。
PCD8调控叶绿素生物合成的工作模型
作科所已毕业博士生耿入丹为该论文的第一作者，周文彬研究员为通讯作者。此外，德国洪堡大学的Bernhard Grimm教授、德国马普分子植物生理研究所的Ralph Bock教授、上海师范大学的黄继荣教授参与了该研究。研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学院创新工程等项目的资助。
https://doi.org/10.1111/nph.18906
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