蘭州大學發現COG1能有效提高植物光合效率、增加生物量

光合作用是作物產量的主要決定因素。從光合作用的角度來研究作物高產機理，挖掘作物高產潛力一直是國際植物學和農學領域科研工作者長期以來追求的目標。深入研究光合作用的分子機理及其基因表達調控機制具有十分重要的基礎理論和生產實踐意義。

2023年9月22日，蘭州大學黎家教授團隊在《Molecular Plant》上發表了題為“The Dof transcription factorCOG1is a key regulator of plant biomass by promoting photosynthesis and starch accumulation”的研究論文，揭示了擬南芥COG1轉錄因子促進生物量積累的分子機制。

該研究在前期的工作中通過激活標簽法篩選到了油菜素內酯（Brassinosteroid，BR）受體BRI1（BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1）弱突變體bri1-5的一個遺傳抑制子，命名為cog1-3D。與野生型相比，cog1-3D葉柄伸長、整個蓮座較大、單株鮮重顯著增加。35S:COG1轉基因植物可以重現出cog1-3D突變體的表型，說明cog1-3D生物量積累顯著增加的表型是由COG1超表達所造成的。結合T-DNA插入和CRISPR/Cas9技術構建的COG1及其同源基因CDFs的七重缺失突變體蓮座變小、地上部分鮮質量減少。通過RNAseq、ChIP-PCR及EMSA試驗發現COG1作為一個Dof（DNA binding with one zinc finger）類型的轉錄因子，可以直接結合到多個捕光復合物基因LHCs的啟動子區域，促進它們的表達。研究發現，COG1還可以促進植物的光合速率和葉片中淀粉的合成，而且不同物種中COG1促進植物生物量積累的生物學功能是保守的。這一研究對將來通過分子手段培育高產作物具有非常重要的應用價值。