葉綠素合成酶參與葉綠素轉換過程中脫植醇葉綠素之再利用

葉綠素是植物葉片最主要的色素成分，在光合作用中負責捕捉陽光中的能量。然而，在逆境下光合作用系統中的PSII容易受損，需要透過系統中心蛋白質D1 的分解與新合成來修補，恢復PSII的功能。這個過程被認為會釋出結合的葉綠素而造成該色素的轉換。在植物細胞內，單獨存在而未與相關蛋白質結合在一起的葉綠素，照光後會產生有毒性的自由基。所以在PSII的修復過程中，細胞需對游離的葉綠素作好安置，以避免毒性的產生。利用放射性同位素的標定，前人的研究認為此安置過程應包含葉綠素 a的分解與再利用，但缺少遺傳學的直接證據。本論文中，阿拉伯芥葉綠素合成酶(CHLG)的單點突變株(chlg-1)，在高溫逆境下，會造成子葉光敏性白化，而且明顯累積脫植醇葉綠素 a 與過氧化物的不正常現象。進一步的證據顯示，此脫植醇葉綠素 a 的累積不是來自於新合成途徑，而是來自於現有葉綠素 a 的脫酯化。蛋白質免疫墨點法的分析結果，發現此突變株的葉綠素合成酶含量大幅下降，可能是導致脫植醇葉綠素 a 無法順利酯化成葉綠素 a 而累積的原因。遺傳雜交實驗證實目前已知的葉綠素脫酯酶CLH1和CLH2不參與在這個代謝途徑裏。總合來說，目前的研究結果顯示在葉綠素 a 轉換的途徑中，現有的葉綠素 a 會先被分解成脫植醇葉綠素 a，再由葉綠素合成酶將其重新酯化成葉綠素 a 形成一個葉綠素回收循環。
常怡雍

 

同研究人員:林耀斌、李宗遠、田中步、常怡雍