叶绿体特异蛋白质表达谱对本氏烟不同气孔密度的响应

CO_(2)通过气孔进入叶绿体,叶绿体如何在分子水平响应气孔密度变化的研究鲜有报道。本研究通过调控本氏烟草NtEPF 2(Nicotiana benthamiana EPIDERMAL PATTERNING FACTOR 2)体内表达,分别得到气孔密度增加和降低的本氏烟草转化株系,用叶绿素积累、光合参数和iTRAQ(isobaric tags for relative and absolute quantification)蛋白质表达谱,表征气孔关闭和不同气孔密度开张株系,揭示叶绿体组成动态对气孔密度变化的响应。结果显示,气孔密度增加株系形成PSI-PSII-LHCII超复合体和加速电子传递的分化表达蛋白质(differential expression proteins,DEPs)显著上调积累,PSI光保护与光损伤修复DEPs则显著下调,叶绿素积累和净光合速率均值分别高于对照43%和67%。气孔密度降低株系叶片发育初期,由于高水平的光合磷酸化ATP合成代谢,叶绿素积累和光合参数显著高于对照,但随叶龄增加,叶绿素积累显著降低。结果表明,气孔密度增加,加速了PSII-PSI复合体形成和其电子传递,降低了光损伤修复水平,保持了不同叶龄叶绿素高水平积累;气孔密度降低,ATP合成和碳固定失衡,随叶龄增加,叶绿素积累模式发生了倒置。研究结果有助于更深入理解气孔的工作原理,拓宽通过调控气孔增加碳固定的视野。