原文以 Diel magnesium fluctuations in chloroplasts contribute to photosynthesis in rice
為標題發(fā)表在 Nature Plants上。
作者 | 福建農林大學(xué)陳志長(cháng)課題組/日本岡山大學(xué)馬建鋒課題組/中科院分子植物科學(xué)卓-越創(chuàng )新中心朱新廣
翻譯 | 子毅

植物光合作用為人類(lèi)社會(huì )提供了所需的食物、纖維和燃料。深入了解該過(guò)程背后的調控機制，是提高光合效率的關(guān)鍵。

植物光合作用存在晝夜節律，這與環(huán)境光強的明暗變化密切相關(guān)。在內因方面，基因表達、關(guān)鍵酶翻譯后修飾（Post-translational modification, PTM）會(huì )起到重要作用。

在本項研究中，研究者們發(fā)現了水稻葉綠體中Mg存在晝夜波動(dòng)現象。這一現象是水稻CO₂同化的“節律調控器”。

位于綠素體內的Mg2+離子轉運蛋白基因—OsMGT3，會(huì )有節律的在葉肉細胞中表達，這在一定程度上調控了Mg的波動(dòng)。

敲除OsMGT3后，會(huì )減少Mg2+離子吸收，減弱葉綠體中自由態(tài)Mg2+離子的波動(dòng)幅度。同時(shí)，原位核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)的活性也會(huì )下降，最終會(huì )導致光合碳同化速率降低。特定葉肉細胞OsMGT3的過(guò)表達會(huì )顯著(zhù)促進(jìn)水稻的光合效率。

以上這些現象說(shuō)明，在葉綠體中，依賴(lài)于OsMGT3轉運基因的Mg晝夜波動(dòng)，會(huì )通過(guò)影響酶活性來(lái)調控植物的光合作用。增加Mg2+離子輸入或許是提升植物光合效率的潛在方法。

使用LI-6800高級光合-熒光測量系統測量水稻光合作用

LI-6800高級光合-熒光測量系統在本研究中的作用

使用LI-6800測量葉片蒸騰速率E、氣孔導度gsw、最大羧化速率Vc,max和葉綠素熒光參數?？刂迫~溫30℃，相對濕度60%。

在測量?jì)敉俾蔄、蒸騰速率E和氣孔導度gsw時(shí)，葉室CO₂濃度設置為400μmol/mol，光強設置為1000μmol/m²/s。

二氧化碳響應曲線(xiàn)測量：光強設置為2000μmol/m²/s，初始CO₂濃度設置為400，接著(zhù)將其設置為300、200、100、50、0、400、400、600、800、1000、1200（以上CO₂濃度單位都是μmol/mol）。充分暗適應后，使用LI-6800測量PSll潛在最大光化學(xué)量子效率Fv/Fm。