光合作用是有机生命体能量和物质的来源。光合作用具有昼夜动态变化规律，受到外部环境和内部信号的双重调控。了解光合作用动态调控机制，有助于找到提高光合作用的新途径，为粮食增产提供理论基础。
镁元素（Mg）是植物生长的必需元素，对光合作用至关重要。叶绿体是进行光合作用的主要场所，植株地上部高达35%的镁要被运输到叶绿体中供给光合作用所需。这些镁不仅作为叶绿素的组分参与光反应，而且能够激活光合酶参与光合碳固定。然而，镁是如何进入叶绿体的？它又是如何调控光合作用的？这些亟待解决的问题至今仍缺乏研究。
6月15日，福建农林大学陈志长教授和日本冈山大学马建锋教授合作在Nature Plants在线发表了题为Diel magnesium fluctuations in chloroplasts contribute to photosynthesis in rice的研究论文。该研究发现了叶绿体镁的昼夜震荡规律，通过功能分析负责水稻叶绿体镁节律性输入的转运蛋白OsMGT3，进一步解析了叶绿体镁参与光合固碳的调控过程及机制。
该研究首先发现了叶绿体中自由态的镁水平具有昼夜节律性，这与固碳酶Rubisco的昼夜节律性高度一致。通过对镁转运蛋白家族功能研究发现，定位于叶绿体膜上的OsMGT3转运蛋白基因具有明显的昼夜节律性。OsMGT3 的功能缺失突变体中叶绿体镁的节律性震荡显著降低，导致Rubisco酶活以及净光合速率的下降，最终抑制水稻生长。此外，特异性地在叶肉细胞中过量表达OsMGT3 ，可以增强叶绿体镁的输入以及光合固碳的能力，体现出该基因在提高光合作用上的潜能。
综上，水稻中叶绿体镁浓度和Rubisco活性具有一致的昼夜节律性，并且节律性震荡部分受到叶绿体膜上镁离子转运蛋白OsMGT3的调控。增强叶绿体镁的输入可显著地提高水稻的光合效率。该研究结果为作物光合作用改良提供了一种新的思路。
据悉，该研究由福建农林大学、日本冈山大学、中科院分子植物科学卓越创新中心共同合作完成。福建农林大学根系中心博士生李健为论文第一作者，福建农林大学陈志长教授和日本冈山大学马建锋教授为共同通讯作者。福建农林大学廖红教授与中科院朱新广研究员参与了该研究。
https://www.nature.com/articles/s41477-020-0686-3
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
