光合作用将光能转化为化学能，提高其效率是农作物增产的有效手段【1】。光合作用过程中的生物合成途径（叶绿素合成和卡尔文循环等）已比较清晰，相关基因的表达调控已成为植物学研究的热点。植物中成对的转录因子GOLDEN2-LIKE (GLK1 and GLK2)在叶绿素合成和叶绿体发育过程中发挥重要作用【2】。然而，该转录因子对的活性调控还有待深入研究。

2020年12月4日，我室于恒秀教授研究团队在Plant Physiology在线发表了题为“DEEP GREEN PANICLE1 suppresses GOLDEN2-LIKE activity to reduce chlorophyll synthesis in rice glumes”的研究论文，鉴定了一个水稻光合作用的负调控因子并解析其作用机制。

该研究通过诱变得到一个水稻稻穗深绿的突变体dark green panicle1 (dgp1)。突变体颖壳中叶绿素含量显著高于野生型。通过图位克隆分离了突变基因DGP1并进行了敲除验证。DGP1过表达植株的叶片及穗子均呈现褪绿表型。

DGP1过表达植株（OE-1, OE-2）与野生型株型、穗子及叶片对比

DGP1包含一个植物特异且保守的TIGR01589结构域。亚细胞定位结果表明其在细胞内遍在定位。DGP1基因在水稻绿色组织特异表达且其表达受到光的诱导。叶绿素合成的起始步骤及后期步骤（原卟啉IX到叶绿素）催化蛋白的编码基因在突变体中上调表达。这些差异基因与拟南芥AtGLK所调控的叶绿素合成基因高度吻合。作者运用酵母双杂交及双分子荧光互补实验证明了DGP1与OsGLK1、OsGLK2均存在相互作用。启动子活性实验表明，DGP1能够抑制OsGLK1对其靶启动子的激活作用。这些结果表明，DGP1通过抑制OsGLK对靶基因的转录激活作用来负调控水稻光合作用。作者还对突变体只在穗部出现表型的可能原因进行了讨论。

我室青年教师张超博士为本文的第一作者，于恒秀教授为通讯作者。博士生张建祥及已毕业硕士生汤玉洁等参与部分工作。该研究得到了科技部、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金的资助。

1. Long SP, Marshall-Colon A, Zhu XG (2015) Meeting the global food demand of the future by engineering crop photosynthesis and yield potential. Cell 161: 56-66

2.Waters MT, Wang P, Korkaric M, Capper RG, Saunders NJ, Langdale JA (2009) GLK transcription factors coordinate expression of the photosynthetic apparatus in Arabidopsis. Plant Cell 21: 1109-1128