植物可以通過光系統(tǒng)吸收光能進(jìn)行光合作用。然而，當(dāng)植物吸收的光能過多，不能及時(shí)有效地加以利用或耗散時(shí)，過剩的光能就對(duì)光系統(tǒng)造成損傷，降低光合作用效率，影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。為了避免過剩光能對(duì)光合機(jī)構(gòu)造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)，植物進(jìn)化了一套非光化學(xué)淬滅（nonphotochemical quenching，NPQ?）介導(dǎo)的光保護(hù)機(jī)制，可以快速有效地將吸收的過剩光能以熱能的形式耗散掉，避免光損傷的發(fā)生。因此，NPQ對(duì)植物起著非常關(guān)鍵的光保護(hù)作用，但相關(guān)調(diào)控機(jī)制仍不清楚。

2023年4月5日，廣州中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物生理生態(tài)研究所王宏斌/靳紅磊教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Biological Chemistry在線發(fā)表了題為 “HHL1 and SOQ1 synergistically regulate non-photochemical quenching in Arabidopsis”的研究論文，該研究揭示了光系統(tǒng)修復(fù)因子（HYPERSENSITIVE TO HIGH LIGHT, HHL1）參與NPQ介導(dǎo)的光保護(hù)調(diào)控機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)前期鑒定到高等陸生植物特有的光系統(tǒng)II（PSII）損傷修復(fù)調(diào)控因子HHL1，并揭示了HHL1在PSII損傷修復(fù)中的作用機(jī)制（Jin?et al.,?Plant Cell, 2014）。本研究通過酵母雙雜系統(tǒng)篩庫發(fā)現(xiàn)，HHL1與NPQ調(diào)控因子SUPPRESSOR OF quenching 1 (SOQ1)存在相互作用。SOQ1通過負(fù)調(diào)控質(zhì)體脂蛋白(LCNP)抑制一種最新的慢速誘導(dǎo)的NPQ組分——qH。hhl1soq1雙突變體比二者單突突變體均具有更高的NPQ水平，表明HHL1協(xié)同SOQ1參與NPQ的調(diào)控。更有趣的是，soq1突變體中HHL1蛋白的豐度顯著提高，提示植物可能通過增加HHL1補(bǔ)償SOQ1基因的缺陷。在hhl1突變體中過表達(dá)SOQ1，可以部分回復(fù)突變體NPQ表型；在soq1突變體中過表達(dá)HHL1，得到相似的效果，提示HHL1于SOQ1既存在功能協(xié)同，又存在功能分化。

進(jìn)一步通過結(jié)構(gòu)域缺失發(fā)現(xiàn)，HHL1的VWA結(jié)構(gòu)域與SOQ1的CTD結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)二者的互作；生化功能分析發(fā)現(xiàn)，HHL1影響SOQ1對(duì)LCNP的蛋白調(diào)節(jié)功能。更重要的是，遺傳學(xué)研究表明HHL1的NPQ調(diào)控功能依賴于VWA結(jié)構(gòu)域；同時(shí)，HHL1的VWA結(jié)構(gòu)域參與SOQ1對(duì)LCNP的功能調(diào)節(jié)。值得注意的是，HHL1是目前首次發(fā)現(xiàn)的一個(gè)在NPQ和PSII損傷修復(fù)中發(fā)揮雙重作用的調(diào)控因子，該研究為強(qiáng)光脅迫條件下植物過量能量耗散和光系統(tǒng)損傷修復(fù)兩個(gè)重要光保護(hù)途徑的偶聯(lián)關(guān)系提供了新見解。

廣州中醫(yī)藥大學(xué)藥用植物生理生態(tài)研究所靳紅磊教授和王宏斌教授為本論文的共同通訊作者，段素娟博士和已畢業(yè)碩士董蓓蓓為共同第一作者，相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省特支計(jì)劃的資助。

—— 文獻(xiàn)原文 ——

Duan S, Dong B, Chen Z,?et al.?HHL1 and SOQ1 synergistically regulate non-photochemical quenching in Arabidopsis.?Journal of Biological Chemistry, 2023, 104670. https://doi.org/10.1016/j.jbc.2023.104670.

本研究中，葉綠素?zé)晒鈪?shù)由雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xDUAL-PAM-100測(cè)定。