科技创新进展：发现一个新的水稻LRR-Like1蛋白YPD1

11月17日，我所种质创新课题组在国际学术期刊Journal of Experimental Botany在线发表了题为“The Rice LRR-Like1Protein YELLOW AND PREMATURE DWARF 1 is Involved in High Light-Induced LeafSenescence”的研究论文。该论文通过图位克隆及各种遗传学分析首次克隆了一个水稻LRR-Like1编码基因，并揭示了LRR样蛋白与植物叶绿体降解和衰老的相互关系。

LRR (leucine-rich repeat)是一个由20-30个氨基酸组成的富含亮氨酸的重复序列，包含两个或多个LRR串联重复序列的蛋白质和结构域构成LRR超家族，具有多种功能，如细胞粘附和信号传递、细胞外基质组装、血小板聚集、神经元发育、RNA处理、病原菌对宿主细胞的粘附和入侵、植物的抗病性和病原识别等。但LRR样蛋白与植物叶片衰老的相互关系在植物，尤其是水稻中尚缺乏研究。

前期，作者从EMS突变体库中发现了两个苗期黄化，抽穗期早衰的等位突变体，命名为yellow andpremature dwarf 1 (ypd1)。该突变体在强光下会加速细胞死亡和衰老。

图位克隆结果表明ypd1突变表型是由LOC_Os06g13050上发生的移码突变引起。RGAP预测LOC_Os06g13050编码一个过氧化物酶（PAO）家族蛋白。以该基因第一外显子上的一段序列为靶点，构建的定点突变体并未如预期对水稻表型产生影响，cDNA全长扩增也无法获得其N端的部分序列，由此研究人员推断LOC_Os06g13050可能并不是RGAP中预测的PAO家族蛋白。

野生型日本晴中实际扩增获得的YPD1 cDNA全长序列可以回补ypd1的突变表型。与RGAP的预测相比，实际扩增获得的cDNA缺乏N端的第一、二外显子，研究人员对该序列翻译后发现YPD1编码的是一个新的蛋白，同源性分析结果表明其可能编码一个含有CARD 3亚型（caspase recruitment domain）结构域的NLR家族蛋白（NLRC3），该蛋白在动物中被广泛研究，主要参与动物的免疫反应，但在植物中鲜有报道。将YPD1与不同物种的NLRC3保守结构域进行比对分析，发现其结构与动物和鱼类等典型的NLRC3结构有很大不同。YPD1缺乏NLRC3特有的CARD和NBD结构域，只有14个LRR重复结构域，并且包含一个负责叶绿体膜定位的N-末端。为此，研究人员将YPD1重新命名为LRR-Like1（LRRL1）蛋白。

该研究首次阐明了LRR样蛋白在水稻叶绿体发育和叶片衰老中的作用，高光会进一步加速突变体内叶绿体的降解，进而造成叶片早衰的表型。这些结果为深入理解水稻高光损伤及叶绿体、光合机构稳定性提供了理论支撑。

研究得到浙江高层次人才和国家自然科学基金等项目资助。陈冬东硕士和德州学院的邱振楠博士为论文的共同第一作者，朱丽研究员、曾大力研究员和钱前院士为共同通讯作者，

论文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33200773/