郭房庆课题组综述高温胁迫下植物光合作用-卡尔文循环关键酶调控机制

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近年来，随着全球气候温室效应的加剧，高温胁迫日益成为现代农业生产体系所面临的严峻挑战，且直接威胁全球的粮食安全保障能力。众所周知，光合作用在植物细胞叶绿体中进行。高温胁迫不但导致 “栖息”在叶绿体类囊体膜上光合复合体蛋白的迅速降解，而且对于光合碳同化主要途径-卡尔文-本森循环中关键酶的活性具有强烈的抑制作用，后果是造成植物叶片光合机能丧失，进而导致作物严重减产或最终死亡。

近日，中科院分子植物科学卓越创新中心郭房庆课题组在aBIOTECH杂志上发表了题为“Regulation of Calvin-Benson cycle enzymes under high temperature stress” （点击题目查看原文）的综述论文。高等植物的光合碳同化主要通过卡尔文-本森循环来实现，该循环可分为三个主要阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。循环中多个关键酶的活性受到高温胁迫的严重影响，如CO₂固定的关键酶-核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate caboxylase/oxygenase, Rubisco)，Rubisco活化酶（Rubisco activase, RCA)以及负责碳骨架分子核酮糖-1,5-二磷酸 (RuBP) 再生过程的关键酶景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(Sedoheptulose-1,7-bisphosphatase, SBPase)等。

论文主要针对近年来关于卡尔文-本森循环关键酶在高温胁迫下的表达调控模式，酶蛋白活性关键氨基酸残基位点鉴定以及蛋白质氧化还原调控分子机制等方面的研究进展进行了综述。论文对关于如何通过遗传工程手段以及基因编辑技术提高相关关键酶活性的研究进展进行了特别关注。与此同时，对通过调控关键酶基因的表达进而增强农作物耐热性的分子机制研究进行了较为系统的总结和展望。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心郭房庆研究员和贵州师范大学生命科学学院乙引教授为论文的共同通讯作者，卓越创新中心博士后陈娟华和贵州师范大学国家林业局西南喀斯特山地生物多样性保护重点实验室唐明为论文的共同第一作者。分子植物科学卓越创新中心博士生晋雪琪、李涵以及工作人员陈丽莎、王庆龙和孙爱珍参与了论文的撰写工作。该工作得到了国家科技部、国家自然科学基金委员会和中国科学院等项目的资助。

Cite this article as:

Chen, JH., Tang, M., Jin, XQ. et al. Regulation of Calvin–Benson cycle enzymes under high temperature stress. aBIOTECH (2022). https://doi.org/10.1007/s42994-022-00068-3