2018年4月23日，《Plant Physiology》杂志在线发表了上海师范大学生命与环境科学学院黄继荣团队的研究成果《The Pentatricopeptide Repeat Protein SOT5/EMB2279 is Required for Plastid rpl2 and trnK Intron Splicing》，揭示了高等植物中叶绿体基因表达与发育的调控机制。
叶绿体是光合作用之家，起源于距今大约15亿年前的内共生事件，即单细胞的蓝藻被真核细胞吞噬后，经过漫长的共生过程，逐渐演变成为一个细胞器。叶绿体发育也是植物细胞重建光合作用的过程，是植物从异养生长转变为自养生长的重要标志。由于光合机构的核心亚基还是由叶绿体基因编码，因此叶绿体基因表达在叶绿体发育过程中起着十分关键的作用。除了原核基因的表达系统，叶绿体还进化出一些真核细胞的基因表达模式，例如内含子的剪接、RNA编辑等。叶绿体基因表达还参与植物叶片发育、响应逆境胁迫等生物学过程，因此与作物产量、品质和抗性等重要农艺性状密切相关。
黄继荣团队长期致力于叶绿体蛋白THF1（THYLAKOID FORMATION1）功能与作用机理的研究，通过遗传筛选thf1的斑叶回复子，以及基因克隆及功能分析，报道了一系列与叶绿体翻译系统相关的蛋白及调节因子（1,2,3），揭示了thf1的斑叶形成与质体翻译功能的高度相关性。本研究报道了一个新的thf1回复子，sot5，其编码一个由35个氨基酸为单元组成的PPR蛋白。PPR蛋白属于RNA结合因子，通过PPR结构域预测RNA结合靶标及相关实验验证，结果表明SOT5/EMB2279调控编码质体蛋白质翻译系统中的两个重要组分，即核糖体大亚基Rpl2和trnK基因的内含子剪切。完全敲除SOT5/EMB2279的表达导致胚胎致死，表明其功能是植物生长发育所必需的。在本研究中，我们获得了一个弱等位突变体sot5， 为阐明PPR蛋白的生理功能和调控质体基因表达的机制提供了好材料。同时，我们还观察到sot5突变体中叶片形态发育的缺陷，暗示存在着未知的叶绿体到细胞核的反馈信号新通路。
该研究工作主要由黄伟华副研究员、朱亚娟博士和吴文娟助理研究员在黄继荣研究员指导下完成，同时，得到华中农业大学殷平教授和张德林博士、以及中科院上海植物生理生态研究所李轩研究员的帮助。该研究得到了国家自然科学基金项目、“973”项目和转基因专项等项目的资助。
1.Wu W, Zhu Y, Ma Z, Sun Y, Quan Q, Li P, Hu P, Shi T, Lo C, Chu IK, Huang J (2013) Proteomic evidence for genetic epistasis: ClpR4 mutations switch leaf variegation to virescence in Arabidopsis. Plant Journal76: 943-956
2.Ma Z, Wu W, Huang W, Huang J (2015) Down-regulation of specific plastid ribosomal proteins suppresses thf1 leaf variegation, implying a role of THF1 in plastid gene expression. Photosynth Res126: 301-310
3.Wu W, Liu S, Ruwe H, Zhang D, Melonek J, Zhu Y, Hu X, Gusewski S, Yin P, Small ID, Howell KA, Huang J (2016) SOT1, a pentatricopeptide repeat protein with a small MutS-related domain, is required for correct processing of plastid 23S-4.5S rRNA precursors in Arabidopsis thaliana. Plant Journal85: 607-621