恭喜硕士生曲浩贤关于杂交鹅掌楸GLK1/2的功能研究论文在IJMS上顺利发表！ - 课题组新闻

2024年6月26号，南京林业大学林木细胞工程课题组在International Journal of Molecular Science上发表了题为 Overexpression of Liriodendron hybrid LhGLK1 in Arabidopsis leads to excessive chlorophyll synthesis and improved growth 的文章，揭示了杂交鹅掌楸LhGLK1/2的异源过表达促进拟南芥叶绿色合成和生长的功能。

本研究共鉴定了2个LhGLK转录因子，分别命名为LhGLK1和LhGLK2，结构域分析显示其具有保守的DNA结合结构域。不同组织的qRT-PCR定量分析显示，LhGLK1/2均在叶片中高表达，同时LhGLK1还会在花瓣和萼片中高表达，LhGLK2还会在树皮中高表达。

图1. 杂交鹅掌楸GLK1/2基因鉴定及表达模式分析

通过35S启动子驱动LhGLK1在拟南芥中过表达，结果发现过表达株系的叶色更深。叶绿色含量测定显示，LhGLK1-OE株系中的叶绿素a和叶绿素b均要显著高于野生型和空载对照。扫描电镜结果显示，虽然LhGLK1-OE株系中的类囊体数量更多，但与对照相比差异不显著。

图2. LhGLK1过表达拟南芥的叶片表型与叶绿色含量测定

图3. LhGLK1过表达拟南芥的扫描电镜观察

进一步的叶绿素荧光观察结果显示，LhGLK1-OE株系的根中观察到了叶绿素的自发荧光，但是野生型和空载对照中均未观察到叶绿素自发荧光。

图4. LhGLK1过表达拟南芥的叶绿素自发荧光观察

进一步的RT-qPCR实验结果显示，相比于野生型，LhGLK1-OE株系叶片中GLK1潜在下游基因HEMA1、LHCA1和LHCB3的表达下调，而LhGLK1-OE株系根中这3个基因的表达明显上调。Western-blot结果显示，LHCA1和LHCB3蛋白丰度在LhGLK1-OE株系叶片中要明显高于野生型对照。

图5. LhGLK1过表达拟南芥的叶片和根组织GLK1下游基因的表达

图6. LhGLK1过表达拟南芥的叶片中LHCA1和LHCB3蛋白丰度

最后，光合作用参数测试显示LhGLK1-OE株系的PSII最大光化学效率（Fv/Fm）与对照无明显差异，但PSII实际光化学效率（ΦPSII）、光化学猝灭（qL）和非光化学猝灭（NPQ）要均要显著高于对照。另外，LhGLK1-OE株系的开花时间明显晚于对照，而莲座叶数量和干/湿重要明显高于对照，表明LhGLK1的异源过表达增强了拟南芥的营养生长。

图7. LhGLK1过表达拟南芥的光合和开花性状

该研究成果由南京林业大学林木细胞工程课题组完成，硕士生曲浩贤和博士生梁爽为该论文的共同第一作者，施季森教授和陈金慧教授为共同通讯作者。该工作得到“十四五”国家重点研发计划（2021YFD2200103）、国家自然科学基金（32071784）及江苏省高校优势学科建设工程（PAPD）的联合资助。

编辑：郝兆东

Reference:

Haoxian Qu, Shuang Liang, Lingfeng Hu, Long Yu, Pengxiang Liang, Zhaodong Hao, Ye Peng, Jing Yang, Jisen Shi, and Jinhui Chen. Overexpression of Liriodendron hybrid LhGLK1 in Arabidopsis leads to excessive chlorophyll synthesis and improved growth. International Journal of Molecular Sciences, 2024, 25(13): 6968. DOI: 10.3390/ijms25136968

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