KASI通過影響脂質代謝參與葉綠體分裂的調控

研究發現脂肪酸從頭合成基因KASI通過影響脂質代謝參與葉綠體分裂的調控

　　11月17日，植物科學研究權威期刊Plant Cell在線發表中科院上海生命科學研究院植生生態所植物分子遺傳國家重點實驗室薛紅衛研究組的最新研究成果：擬南芥β-酮酰-酰基載體蛋白合酶I(KASI)通過影響脂肪酸合成而參與葉綠體分裂和胚胎發育的調控。

　　質體(Plastid)是植物細胞內的一類非常重要的細胞器，是植物細胞區分于其他真核細胞的一個顯著特征。植物的多個重要的代謝途徑都是在質體中進行的，例如脂質合成、氨基酸代謝、氮和硫同化以及植物激素的合成等。盡管如此，質體的最主要作用仍然是分化為葉綠體，進行光合作用，為植物體固定碳源以及提供能量。研究葉綠體分裂的機制對于人們認識葉綠體的功能非常重要，因為所有的質體并不是由子細胞從頭產生，而是由存在于細胞質中未分化的原質體以二分裂的形式(binary fission)分裂而來的。

　　脂質代謝是植物體內的主要基礎代謝途徑之一，在植物生長發育的多個方面起重要作用。β-酮酰-酰基載體蛋白合酶(β- ketoacyl-[acyl carrier protein] synthase I)在脂肪酸從頭合成(de novo synthesis)中負責酰基鏈延長中的聚合反應。對KASI的一個T-DNA插入缺失突變體的表型觀察表明，KASI基因的缺失導致了多效性的表型，包括黃化、葉扭曲、育性下降以及植株矮小等，特別在KASI突變體中很多葉肉細胞都只有2-5個巨大的葉綠體，表明KASI的缺失導致葉肉細胞葉綠體的分裂受阻。由于KASI的缺失造成擬南芥蓮座葉中極性脂質的組份發生劇烈變化，這種變化導致葉綠體分裂相關FtsZ和MinE基因的表達受到抑制。MinE 基因表達的抑制導致FtsZ蛋白的彌散分布以及Z環定位的紊亂，從而導致葉綠體分裂受阻。另外，KASI的缺失嚴重阻礙了胚胎的正常發育，使胚胎發育停留在球形胚之前或推遲了整個胚胎發育過程，并導致種子中脂肪酸含量的劇烈下降(約為野生型的33.6%)及組份的劇烈變化，表明脂肪酸從頭合成在植物生長發育中的重要作用以及極性脂質供應對葉綠體發育和分裂的重要作用，展示了其在影響質體發育中的一個新的功能。

　　該項工作得到了國家自然科學基金委、中科院上海生科院及國家科技部的經費支持。