揭示叶绿素与血红素合成新机制

本报讯（记者李晨）近日，河北农业大学蔬菜遗传育种团队在《细胞-报告》发表研究论文，阐明了BrFC2-BrPORB模型共同介导叶绿素与血红素合成的分子机制。

叶绿素在吸收光和传递能量方面起着重要作用，提高植物叶绿素水平可作为提高光合效率、增加产量的有效手段。然而，大多数叶绿素相关基因突变体为叶绿素合成受阻或代谢障碍突变体。目前缺乏可作为改良靶点的、加强叶绿素合成途径的基因资源，限制了复杂叶绿素生物合成调控机制的研究进程。

研究团队基于已创制的大白菜单碱基突变体库，筛选获得高光合效率、叶绿素含量增加、叶片深绿色突变体dg。遗传分析表明，该叶色深绿突变性状由单基因显性控制。该突变基因为编码亚铁螯合酶2（dBrFC2），参与植物血红素合成。大白菜dBrFC2基因功能研究结果表明，过表达突变型dBrFC2出现叶色深绿表型，可同时提高血红素和叶绿素含量。

研究发掘到打破同一代谢通路中叶绿素与血红素平衡的分子开关，证明了dBrFC2 发生单碱基突变后作为功能获得型基因，可同时提高植物叶绿素及血红素含量。

BrPORB是光合生物体叶绿素生物合成的关键酶，催化原叶绿素酸酯的光依赖性还原生成叶绿素酸酯。该研究首次提出了 BrFC2-BrPORB 模型共同介导叶绿素与血红素合成的新通路，丰富了叶绿素合成途径新认识，为作物品质改良提供理论基础，为进一步实现FC2基因编辑精准设计育种提供了可能。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111758