叶绿素调节基因的确定

　　 

生物通报道：叶绿素是植物进行光合作用过程必不可少的，植物对叶绿素的调节的信息对人们深入了解这个重要过程是很重要的。加州大学的研究人员已经确定了一种当种子被埋在泥土中时植物开始它们生命的重要基因。这篇文章发表在9月24日的Science上。

种子萌发大致分为三个阶段：吸水萌动、内部物质和能量的转化和胚根突破种皮。种子在黑暗的泥土下萌发时会产生一定量的原叶绿素以备破土后使用。一旦出土后见到阳光，幼苗必须快速将原叶绿素转化成叶绿素。文章的作者之一Peter Quail博士说植物幼苗既需要一些原叶绿素来进行光合作用，但同时如果植物积累过多的原叶绿素就会产生光氧化压力，这种压力能够漂白植物叶。

在文章中，研究人员描述了光敏色素相互作用因子1（phytochrome-interacting factor 1PIF1）基因影响原叶绿素生产的过程。研究人员瞄准PIF1基因是因为它能够与光敏色素相结合。实验中，研究人员将拟南芥中的PIF1基因敲除。他们在黑暗的环境中（模拟土壤下的条件）培养植物幼苗，然后将不同的组（拟南芥苗）在六天中的不同时间点上带到光下。他们发现突变植物中原叶绿素的水平是正常植物（野生型）的两倍，这意味着光敏色素是原叶绿素的负调节因子。他们还发现幼苗在黑暗中长的越长，当见光时它们死亡的可能性就越大。其原因是因为突变植物不能关闭萌发期间的原叶绿素生产，因此幼苗在黑暗中生长的时间越长毒性物质的水平就会积累的越高。

正常植物能够制造出足够的原叶绿素氧化还原酶与正常水平的原叶绿素结合。但是在突变幼苗中，没有产生足够量的这种酶来与过量的原叶绿素结合。研究人员认为植物的这种精确调节原叶绿素生产的能力可能是为了确保高等植物种子的存活。因为高等植物必须经过从黑暗的地下环境到地上生活的过程。

这个发现有可能应用在农业生物技术上，研究人员或许能够通过调控这个基因来提高植物光合作用的效率。