華大在線訊（通訊員 李韌 朱瀟瀟）近日,，我校生命科學學院邱保勝課題組在休眠藍藻光合復(fù)蘇機制研究方面取得新進展,，相關(guān)論文“Red-light-dependent chlorophyll synthesis kindles photosynthetic recovery of chlorotic dormant cyanobacteria using a dark-operative enzyme”在國際生物學綜合期刊Current Biology上發(fā)表。

10月7日,，Current Biology期刊邀請德國圖賓根大學Sofía Doello博士和Karl Forchhammer教授,，撰寫評論文章“Microbial ecophysiology: Shedding light on the re-greening of chlorotic cyanobacteria”,，亮點推介該成果。

休眠是生物適應(yīng)極端環(huán)境的一種古老而普遍的生存策略,，如：微生物孢子或植物種子的休眠,、復(fù)蘇生物的生理休眠、動物冬眠,。藍藻是地球上最古老的光合放氧生物,，廣泛分布于地球上的各個角落，具有極強的環(huán)境適應(yīng)性,，在全球碳氮循環(huán)中發(fā)揮重要作用,。由于生物的高效利用，自然水體中的氮等營養(yǎng)元素含量常常呈現(xiàn)出波動性變化,，從而引起各種水生植物的時空演替,。藍藻可在氮素營養(yǎng)缺乏的環(huán)境下，其營養(yǎng)細胞以黃化休眠的狀態(tài)長期存活,。此時,，藍藻葉綠素降解、類囊體膜片層消失,、光合功能喪失,。同時，胞內(nèi)糖原累積,、細胞密度增大,、生理活動幾乎停滯，逐漸沉入水底,，靜待氮素營養(yǎng)補充后的生理復(fù)蘇,。這些休眠細胞可作為水體中藍藻演替的“種子庫”，猶如《格林童話》中的睡美人,，因而被形象地稱作“微生物睡美人（Microbial Sleeping Beauty）”,。

光合機構(gòu)的“再造”是休眠藍藻細胞成功復(fù)蘇的關(guān)鍵過程,，其中光合作用的生物發(fā)生與調(diào)控機制有許多未解之謎。該研究發(fā)現(xiàn),，在模擬淺水湖泊底部弱光條件下,，缺氮休眠藍藻的復(fù)蘇效率具有光質(zhì)偏好性，紅光是休眠藍藻成功復(fù)蘇所必需的,。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),，紅光能顯著促進非光依賴性原葉綠素酸酯還原酶（DPOR）的表達，敲除DPOR亞基ChlL后藍藻喪失弱紅光下的休眠復(fù)蘇能力,，首次證明了DPOR在藍藻復(fù)蘇過程中的重要生物學功能,。進一步通過轉(zhuǎn)錄因子篩選、轉(zhuǎn)錄因子與啟動子的結(jié)合及活性區(qū)域分析,，證實轉(zhuǎn)錄因子RpaB在調(diào)控chlL基因的表達與決定藍藻成功復(fù)蘇過程中發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用,。

DPOR起源于早期地球無氧環(huán)境，由類固氮酶演化而來,，在藍藻和一些植物中與光依賴性原葉綠素內(nèi)酯還原酶（LPOR）共同參與葉綠素的合成,。LPOR則存在于所有有氧光合生物中，被公認為光合作用生物發(fā)生的早期開關(guān),。迄今為止,，關(guān)于DPOR的生物學功能認識還很有限。本研究揭示了古老的DPOR對于藍藻光合復(fù)蘇過程中葉綠素的逐步積累十分關(guān)鍵,，在弱紅光的誘導下,，DPOR催化葉綠素的合成猶如光合復(fù)蘇的“星星之火”， 可以“燎原”細胞去黃化的光合作用復(fù)蘇之勢,。該結(jié)果不僅為植物中DPOR的生物學功能提供了新的認識,，也有助于我們更好地了解環(huán)境變化條件下光合機構(gòu)的生物發(fā)生與調(diào)控機制。

該工作得到國家自然科學基金項目,、國家重點研發(fā)計劃項目與湖北洪山實驗室項目的資助,。徐海鋒副研究員為論文第一作者，博士生于晨和白揚為共同第一作者,，左艾偉,、葉映彤、劉艷如等碩士研究生,，以及已畢業(yè)博士研究生李政科等人均參與了該項研究,，悉尼大學陳敏教授對該工作亦有重要貢獻。邱保勝教授和戴國政副教授為論文共同通訊作者,，華中師范大學為論文的第一完成單位,。

（審讀人：徐芬 萬翠紅）