将铁素-NADP+还原酶与光系统I结合起来,促进了光合作用循环电子转移
Tom Z Emrich-Mills1, Matthew S Proctor1, Gustaf E Degen1
1Plants, Photosynthesis & Soil, School of Biosciences, University of Sheffield, Sheffield S10 2TN, UK.
在Chlamydomonas reinhardtii中改变ferredoxin-NADP+减少酶 (FNR) 将电子从线性 (LET) 转移到循环 (CET). 这损害了二氧化碳的固定,但增强了ATP的产生,揭示了FNR.
科学领域:
- 光合作用研究研究光合作用.
- 植物生物化学 植物生物化学
- 分子生物学分子生物学
背景情况:
- 光合作用二氧化碳 (CO2) 固定需要ATP和NADPH,主要通过线性电子转移 (LET) 生成.
- 循环电子转移 (CET) 可以在不同的环境条件下补充ATP生产,但监管机制仍然不清楚.
- 假设铁素-NADP+还原酶 (FNR) 能够调节LET和CET之间的平衡.
研究的目的:
- 调查铁素-NADP+还原酶 (FNR) 在调节光合作用过程中线性电子转移 (LET) 和周期性电子转移 (CET) 之间的平衡中的作用.
- 了解调节FNR局部化如何影响光合作用效率和碳固定.
主要方法:
- 在Clamydomonas reinhardtii中利用CRISPR/Cas9基因编辑来创建与光系统I (PSI) 连接的仿真FNR蛋白.
- 评估了与野生类型相比的仿真FNR突变体中的光合作用增长,电子转移率 (LET和CET),NADPH减少,ΔpH产生和非光化学火 (NPQ).
主要成果:
- 化学FNR突变体显示光合作用生长和LET的减少,以及由于较慢的NADPH减少而增加的PSI受体侧限制.
- 这些突变体表现出增强的ΔpH生产和NPQ,表明CET的显著增加.
- 结果表明,将FNR连接到PSI有利于CET而不是LET.
结论:
- 通过将其绑定到PSI来调节FNR本地化,以牺牲线性电子转移 (LET) 来促进循环电子转移 (CET).
- 电子流的这种转移会损害二氧化碳的固定,但会增强ATP生成和光保护 (NPQ).
- 该研究提供了FNR在平衡光合作用电子转移通路中的关键作用的证据.
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