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山西农业大学王军研究员课题组解析低温下SiTCD1在谷子早期叶绿体发育中的作用

• 温度是影响作物早期转绿阶段叶绿体发育的重要因素之一。谷子早期遇低温会导致出苗不齐或死苗，挖掘早期耐冷种质和耐冷相关优异基因资源的利用是解决这一问题最直接有效的手段。但目前有关谷子低温下叶绿体发育的分子机制尚不明确。

  近期，山西后稷实验室、山西农业大学谷子研究所分子育种团队完成的题为“SiTCD1 encodes a P-type PPR protein that affects early chloroplast development at low temperatures in foxtail millet”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）2026年7期发表。

  该研究以长农35号温度敏感叶绿素缺乏突变体sitcd1为材料，通过图位克隆、功能验证、REMSAs、RNA-seq和优异单倍型分析等研究，以期明确低温下SiTCD1调控早期叶绿体发育的分子机制，旨在为谷子耐低温种质创制及育种提供理论依据和重要基因资源。

  结果表明，在低温条件（光照20°C黑暗18°C，L20/D18）下，sitcd1早期发育叶片叶绿素含量降低，叶绿体结构异常，呈现白化表型。SiTCD1编码一个定位于叶绿体中的P型PPR蛋白，SiTCD1在体外直接与质体基因atpF结合，并参与低温下该质体基因的剪接。在低温条件下，sitcd1中一些需要ATP提供能量的代谢相关基因表达水平下调，导致其叶绿素含量、还原性谷胱甘肽（GSH）降低，谷胱甘肽氧化还原对（GSH/GSSG）比值下降。携带SiTCD1Hap2种质比携带SiTCD1Hap1种质具有更强的芽期耐冷性。上述结果表明，SiTCD1在谷子低温早期叶绿体发育中发挥了重要作用。

  Fig. 1 Phenotypes of sitcd1

  

  Fig. 2 Map-based cloning, expression pattern analysis and subcellular localization of SiTCD1

  Fig. 3 SiTCD1 is required for RNA splicing of the plastid gene atpF at low temperatures

  Fig. 4 Predicted nucleotides targeted by the PPR motifs and RNA electrophoretic mobility shift assay (REMSA) of SiTCD1

  Fig. 5 RNA-seq analysis of wild type (WT), sitcd1 and transgenic line (SiTCD1-OE) seedling leaves under L20/D18 and L30/D28 conditions

  

  Fig. 6 Haplotype analysis of SiTCD1 in foxtail millet accessions

  

  Fig. 7 A speculative working model depicting the molecular function of SiTCD1

  
  

  山西后稷实验室、山西农业大学谷子研究所分子育种团队王军研究员、山西农业大学生命科学院王兴春教授为该文的共同通讯作者，山西农业大学农学院博士王智兰、山西农业大学谷子研究所杜晓芬为文章共同第一作者。

  该研究得到山西省中央引导地方科技发展资金（YDZJSX2022A043）、山西农业大学（山西省农业科学院）杂粮分子育种平台专项（YGC2019FZ3）、山西省重点研发项目（202102140601003）、山西省现代农业产业技术体系谷子体系项目（2024CYJSTX04-01）、山西省农业关键核心技术攻关谷子育种联合攻关（NYGG19）和谷子杂种优势利用与分子机理研究山西省科技创新团队（2015013001-09）等项目的支助。

  Cite the article:

  Zhilan Wang, Xiaofen Du, Kangni Han, Miao Li, Shichao Lian, Yuxin Li, Yanfang Li, Linyi Zhang, Xingchun Wang, Jun Wang. 2026. SiTCD1 encodes a P-type PPR protein that affects early chloroplast development at low temperatures in foxtail millet. Journal of Integrative Agriculture, 25(7): 2739-2754.

  
  

Pubdate： 2026-07-12    Viewed： 98