米中のGDCHの標的ノックダウンは、C4イネのビルディングブロックとして役立つ光呼吸欠損表現型につながります

グリシンデカルボキシラーゼ複合体（GDC）は、リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼの酸素化反応に続いて炭素を回収することにより、C3種の光光道C2サイクルで重要な役割を果たします。葉肉細胞（MCS）からのGDCの喪失は、C4光合成の進化における重要な初期段階と考えられています。Rice MCSの優先的にGDCを優先的に削減する影響を評価するために、MCSの優先的に発現を駆動するプロモーターによって駆動される人工MicroRNA（AmiRNA）を使用して、OSGDCH（OS10G37180）の存在量を減少させました。GDC HおよびPタンパク質は、GDCH系統の葉で検出できませんでした。植物は、発生した成長、葉の老化の加速、クロロフィルの減少、可溶性タンパク質と糖、および葉のグリシン蓄積の増加を伴う光光道欠損表現型を示しました。ガス交換の測定により、光放射条件でリブロース1,5-ビスリン酸を再生する能力が低下したことが示されました。さらに、GDCH系統のMCは、葉緑体領域の大幅な減少を示し、空気で成長したときに細胞壁のカバーを示しました。これは、C4進化の後期段階で発生する特性です。C4光合成に重要なこれら2つの特性の存在と、光放射C2サイクルの非致死的なダウンレギュレーションは、C4イネのプロトタイプを生成する努力に積極的に寄与します。

The glycine decarboxylase complex (GDC) plays a critical role in the photorespiratory C2 cycle of C3 species by recovering carbon following the oxygenation reaction of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase. Loss of GDC from mesophyll cells (MCs) is considered a key early step in the evolution of C4 photosynthesis. To assess the impact of preferentially reducing GDC in rice MCs, we decreased the abundance of OsGDCH (Os10g37180) using an artificial microRNA (amiRNA) driven by a promoter that preferentially drives expression in MCs. GDC H- and P-proteins were undetectable in leaves of gdch lines. Plants exhibited a photorespiratory-deficient phenotype with stunted growth, accelerated leaf senescence, reduced chlorophyll, soluble protein and sugars, and increased glycine accumulation in leaves. Gas exchange measurements indicated an impaired ability to regenerate ribulose 1,5-bisphosphate in photorespiratory conditions. In addition, MCs of gdch lines exhibited a significant reduction in chloroplast area and coverage of the cell wall when grown in air, traits that occur during the later stages of C4 evolution. The presence of these two traits important for C4 photosynthesis and the non-lethal, down-regulation of the photorespiratory C2 cycle positively contribute to efforts to produce a C4 rice prototype.