秋天的顏色的基因
研究人員發(fā)現(xiàn),孟德爾的Stay-Green基因編碼的一種酶可以從葉綠素中提取鎂,從而增加了理解色素如何降解的清晰度。在植物中,色素葉綠素在光合作用中起著重要作用:將太陽光轉(zhuǎn)化為能量的過程。該過程涉及通過從分子中除去一個并將其轉(zhuǎn)移到另一個分子來產(chǎn)生電子流。當(dāng)電子從葉綠素轉(zhuǎn)移到稱為脫鎂葉綠素a的化合物時,第一步發(fā)生。
當(dāng)葉綠素作為葉子老化或“衰老”的正常部分降解時,會出現(xiàn)秋葉色,在氮循環(huán)中起重要作用。當(dāng)酶從葉綠素中提取鎂(Mg)時,會觸發(fā)葉綠素降解過程。研究人員將這種酶命名為Mg-dechelatase,但從未能夠在實(shí)驗(yàn)中檢測到它的實(shí)際存在。
Yokuke Shimoda,Hisashi Ito和北海道大學(xué)的Ayumi Tanaka已經(jīng)證明,已知參與葉綠素降解的基因,稱為Stay-Green(SGR),可編碼Mg-dechelatase。
保持綠色突變體允許葉子在衰老期間保持綠色。這個基因是導(dǎo)致格雷戈?duì)?middot;孟德爾在19世紀(jì)建立遺傳學(xué)基本定律的幾個基因之一,同時研究了幾代豌豆的特征。然而,長期以來一直不知道該基因?qū)嶋H編碼的是什么。
該團(tuán)隊(duì)在一種名為thale cress的小型開花植物的完全綠葉中瞬時誘導(dǎo)SGR。他們發(fā)現(xiàn)這導(dǎo)致葉綠素水平降低。他們還在試管中用SGR孵育葉綠素,導(dǎo)致其轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素a。葉綠素只能通過從中提取Mg而轉(zhuǎn)化為脫鎂葉綠素a。實(shí)驗(yàn)強(qiáng)烈表明,Mg-dechelatase通過SGR參與葉綠素降解。
該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果還表明,SGR還可以從嵌入光捕獲復(fù)合物中的葉綠素中提取Mg ,從而導(dǎo)致其降解。“目前尚不清楚SGR是否通過鎂離子酶活性在光合作用過程中提供脫鎂葉綠素a中起作用”,Hisashi Ito說。“人們對酶從有機(jī)化合物中提取金屬離??子的機(jī)制知之甚少。我們的研究可能會發(fā)現(xiàn)新的反應(yīng)機(jī)制。”
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