叶绿体是植物进行光合作用和多种重要代谢反应的核心细胞器,其中大量铁硫(Fe-S)蛋白参与光合电子传递与能量代谢过程。Fe-S蛋白的成熟依赖叶绿体内SUF系统,但其装配过程如何受到氧化还原调控,目前尚不清楚。
2026年1月21日,戴绍军教授团队在The Plant Journal发表题为Chloroplast Glutaredoxin S12 Regulates Photosynthesis and Growth through Redox Modulation of SufB的研究论文,揭示了植物叶绿体谷氧还蛋白GrxS12通过调节SufB氧化还原调控光合作用与植物生长。

该研究以拟南芥为材料,发现缺失GrxS12会导致植株生长迟缓、叶绿体结构异常以及光合作用效率下降,而GrxS12过表达或互补表达可恢复上述表型。进一步研究表明,GrxS12定位于叶绿体,具有氧化还原酶活性,但并不结合Fe-S簇。通过氧化还原蛋白质组学、蛋白互作分析及体内外生化实验,发现GrxS12可直接与SUF系统核心支架蛋白SufB互作,并将其维持在还原状态,从而保障Fe-S簇的装配与Fe-S蛋白的正常积累。GrxS12缺失会导致SufB氧化水平升高,并伴随多种光合Fe-S蛋白丰度下降,进而影响叶绿体结构、光合作用效率与植株生长。

GrxS12通过调控SufB氧化还原状态影响叶绿体蛋白功能及植物生长的分子模型
该研究阐明了GrxS12区别于Fe-S簇转运型Grx成员的独特分子功能,提出其通过维持SUF支架蛋白SufB还原态调控叶绿体Fe-S蛋白成熟的新机制,为理解叶绿体Fe-S蛋白成熟的氧化还原调控网络提供了新依据。
上海师范大学与东北林业大学联合培养博士生刘艳爽、上海师范大学在职博士后喻娟娟(工作单位为河南师范大学)为论文共同第一作者,博士生王浩田、李跃跃、任巍巍、硕士生王粲、毕业硕士生韩霞、上海师范大学徐晓峰副教授、吴真博士、孙美红副研究员等参与了研究工作,戴绍军教授为论文通讯作者。
本研究得到了国家自然科学基金(32441006、32503276、32501829)、上海市植物种质资源工程技术研究中心基金(17DZ2252700)以及中国博士后科学基金(2022M712143)的资助支持。


