光合作用基因表达调控对叶绿体发育和光合作用具有重要意义。叶绿体基因组编码基因由细胞核基因组编码的RNA聚合酶(Nuclear-encoded RNA polymerase, NEP)和叶绿体基因组编码RNA聚合酶(Plastid-encoded RNA polymerase, PEP) 转录。高等植物叶绿体RNA聚合酶PEP的核心亚基组成与结构与原核生物类似，但是在进化过程中，陆生植物PEP获得了一系列特有的辅助因子，称为pTACs (plastidtranscriptionally active chromosome proteins)或PAPs (PEP-associated proteins)。目前关于pTACs/PAPs和其他潜在辅助因子在PEP组装以及叶绿体基因组转录活性中的生物学功能仍不完全明确。
近日，郁飞教授团队在国际学术期刊New Phytologist上发表了题为“Interaction of PALE CRESS with PAP2/pTAC2 and PAP3/pTAC10 affects the accumulation of plastid-encoded RNA polymerase complexes in Arabidopsis ”的研究论文。 PALE CRESS 是叶绿体发育过程中的一个必需基因，其完全缺失突变体表现为白化致死。课题组前期获得了一个真叶“花斑”叶色突变体 var6-1 ，图位克隆及回复实验表明 var6-1 是 PALE CRESS 基因的一个弱表达突变体。蛋白互作实验证实PALE CRESS可以直接与PEP复合体的PAP2/pTAC2亚基与PAP3/pTAC10亚基相互作用。利用该突变体，研究人员进一步巧妙地证明了 var6-1 中PEP复合体的积累下降是由于 PAC 表达下调直接导致，而非叶绿体核糖体翻译缺陷所导致的次级表型。该研究揭示了PALE CRESS影响PEP复合体积累的新功能，为研究叶绿体光合作用基因表达调控提供了新见解。
郁飞教授课题组长期围绕植物生长发育的环境适应机理，以叶色发育异常突变体为材料，探索叶绿体发育及光合作用的调控机理。西北农林科技大学2020级博士研究生王晓敏为该论文第一作者，齐亚飞教授为并列第一作者，郁飞教授和刘夏燕教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委和作物抗逆与高效生产全国重点实验室的资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/nph.19243