OPR | 东北农业大学周爱民课题组发现一种利用转基因创制高光耐受型‘金叶’杨的方法
彩叶植物因具有更高的观赏价值而在园林绿化中更受欢迎，并且由于其观赏性状稳定，观赏期更长而具有更高的经济价值。常见的彩叶植物类型主要包括由叶绿素缺失引起的‘金叶’类型（如金叶榆）和由花青素增多的‘紫或红’叶类型（如紫叶李）。目前，彩叶植物的选育主要采用常规育种和芽变后的无性繁育为主，具有物种限制和不确定性，尤其是木本园林植物。
2024年7月，Ornamental Plant Research 在线发表了东北农业大学周爱民课题组题为Chlorophyll-binding protein AtSep2 overexpression causes leaf yellowing and enhances tolerance to high light stress in poplar 的研究论文。该研究显示了通过过表达拟南芥叶绿素结合蛋白AtSep2能够引起转基因杨树的‘金叶’表型，并且增强其高光抗性，为今后利用转基因方法创制高观赏价值‘金叶’园林植物提供了可能。
该研究的前期结果发现拟南芥AtSep2蛋白包含保守的叶绿素结合基序，属于类捕光复合物（LHC-like）家族成员，通过结合高光胁迫下游离的自由叶绿素并降低其氧化损伤作用进而参与光保护。在这个研究中，AtSep2基因的过表达通过降低叶绿素含量而引起了转基因杨树（84K）叶的黄化，即‘金叶’表型（图1）。进一步，GFP标记的稳定表达结果显示AtSep2-GFP能够准确定位到杨树叶片的叶绿体中，并且引起了类囊体膜结构的轻微改变。
在高光胁迫下，转基因杨树叶表现出更弱的光损伤表型。进一步的检测显示转基因杨树叶中叶绿素含量的相对减少低于野生型（WT）叶，而FV/Fm值高于WT叶。利用DAB和NBT染色结合定量检测方法显示高光胁迫下转基因杨树叶中的O2–和H2O2含量低于WT叶。这些结果表明：
（1）AtSep2通过降低叶绿素含量而引起转基因杨树的‘金叶’表型；
（2）在高光胁迫下，AtSep2通过结合自由叶绿素减少由其诱导产生的活性氧（ROS）进而增强了转基因杨树的高光抗性（图2）。
图1. AtSep2的过表达引起了转基因杨树（84K）的‘金叶’表型。A：转基因与野生型（WT）杨树的表型；B-E: 转基因与野生型（WT）杨树叶中的叶绿素a，叶绿素b，类胡萝卜素含量及其叶绿素a/b。
图2. AtSep2引起转基因杨树（84K）‘金叶’表型和高光抗性的作用模型
东北农业大学园艺园林学院张海珍博士和周爱民副教授为该论文的共同通讯作者，已毕业硕士研究生晁东辉为该论文的第一作者。本研究获得了国家自然科学基金面上项目（32172619）的经费资助。
团队合照：
特邀作者：周爱民
编辑：顾笑寅
审核：史安琪
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About Ornamental Plant Research
Ornamental Plant Research 是一本开放获取的期刊，致力于传播观赏植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论、观点以及应用性论文。期刊主编由美国佛罗里达大学食品与农业科学学院陈建军教授担任。目前期刊已被Scopus、DOAJ、CABI等数据库收录。
期刊官网：
www.maxapress.com/opr
投稿链接：
mc03.manuscriptcentral.com/ornpr
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