[韋保羅] 葉綠體與粒腺體中脯胺酸與脂肪酸合成以及氧化還原代謝之協調

自由脯胺酸之高量累積是多數植物物種處於非生物逆境下(特別是乾旱)的重要反應。韋保羅實驗室的研究主題,是想了解抵抗逆境的脯胺酸代謝功能並利用脯胺酸作為指標以找出新的乾旱感知與反應機制。為了達成這些目標,我們利用由脯胺酸去氫酶(Proline Dehydrogenase 1;PDH1)啟動子所調控的螢光酶報導基因以順式遺傳學做篩選。逆境會下調PDH1的表現(A),而我們在逆境測試後分離出可維持PDH1pro:LUC高度表現的突變株(B)。在這些突變株中,我們發現有兩株帶有CYP86A2LACS2功能性缺失的對偶基因,這兩個代謝基因參與非常長鏈脂肪酸(Very Long Chain Fatty Acid;VLCFA)合成的後續步驟。多項證據指出:這些突變株上調脯胺酸累積,以維持適當的氧化還原平衡。此外,我們在p5cs1-4轉錄體分析中也發現:降低脯胺酸合成會改變葉綠體與粒腺體氧化還原代謝基因的表現。這些結果一致性地指出脯胺酸代謝與氧化還原狀態相互影響的關係。脯胺酸與VLCFA合成有共同的雙重角色:平衡細胞氧化還原狀態並且生產有利於抗旱之產物 --- 脯胺酸與角質層脂質。  (Shinde et al. Plant Physiology 2016)