揭秘植物叶片衰老的分子“开关”，为植物健康护航

一个联合研究团队发现了一种新的分子开关，决定植物叶子何时开始老化。研究团队首次发现了一种新机制：细胞核产生的RNA移动到叶绿体，调节植物叶子的老化。

研究结果已发表在期刊 Nature Plants 上 发表。这项研究由大邱庆北科技学院的林平玉、李钟灿和金敏锡教授领导。

在植物叶片中，叶绿体通过光合作用产生植物生长的主要能量来源，但随着时间的推移，它们会降解后成为营养。这些降解的叶绿体会转移到种子中，作为下一代的营养，或者被送往茎和根部，为下一个季节做准备。尽管叶绿体的这种功能转换与植物的生存和繁殖策略直接相关，但这种转换的时机是如何被调节的，之前对此并没有很好的理解。

研究团队通过对长非编码RNA（lincRNA）的基因分析发现了一种新的调节因子，称为绿藻RNA（chlorella RNA）。它表现出与模式植物拟南芥相似的叶绿体基因表达特征。

研究团队采用高分辨率质谱和单分子成像技术的多学科方法，提出了绿藻 RNA 在细胞核中转录，通过细胞质移动到叶绿体，并与质体编码 RNA 聚合酶复合体（PEP 复合体）中的蛋白质结合。它随后可以影响叶绿体的转录调控活性，并根据表达水平调节叶绿体的功能。

研究团队还确认了 GLK 转录因子对绿藻 RNA 表达的调节作用。他们发现 GLK 通过增加绿藻 RNA 的表达来维持生长期间的光合作用功能，但随着衰老的开始，GLK 的活性下降，导致绿藻 RNA 的减少，从而导致光合作用功能减弱和叶绿体的退化。

“这项研究具有巨大的学术意义，因为它表明长非编码调控RNA（lncRNA）在衰老过程中的时空调控，这个主题因为方法上的限制还没有得到很好的研究，”林教授说。

“本研究的发现是通过多种跨学科的研究得出的，比如生物成像技术，这项技术展示了RNA迁移的追踪以及与RNA相互作用的蛋白质的鉴定。”

“这种方法可以作为理解多种基于长非编码RNA的生物现象的基石，”他补充说。他还表示，这可以通过调节植物叶片的发育和衰老来“提高作物的光合效率和生产力”。

更多信息： Myeong Hoon Kang 等，靶向叶绿体的长非编码RNA CHLORELLA，通过前向信号介导叶片衰老过程中的叶绿体功能变化，《自然植物》（发表于2025）。 DOI: 10.1038/s41477-025-02129-z