利用遺傳變異提高光合作用效率是開發(fā)新農(nóng)作物品種的探索途徑。這項研究通過證實擬南芥YELLOW SEEDLING1（YS1）基因上的等位基因序列變異解釋了光合作用適應高輻照度的自然多樣性，從而證明了低至基因組DNA水平的更高植物光合作用的遺傳解剖。我們使用全基因組關聯(lián)研究來確定參與擬南芥光合適應性反應的數(shù)量性狀基因座（QTL）。根據(jù)有關基因本體論，表達和功能的功能線索，優(yōu)先考慮QTL的候選基因。反向遺傳學和定量互補證實了YS1的候選資格，YS1編碼一種參與質體編碼基因的RNA編輯（順行信號）的五肽-肽重復（PPR）蛋白?；虮磉_分析和等位基因序列比較顯示，YS1啟動子中一個光響應元件的多態(tài)性會影響其表達及其下游靶標的表達，從而導致光合適應性發(fā)生變化。本文采用瓦赫寧根大學的高通量光合表型平臺Phenovator（商業(yè)化后叫做PhenoMate）測量。

PSII光合效率對生長光強的響應

圖a. 擬南芥Col-0 ФPSII的光合適應，圖中顯示了連續(xù)5天隨時間變化的ФPSII值和對應的葉綠素熒光成像。葉綠素熒光圖像是在光周期開始后1 h拍攝的。播種后25天的垂直虛線表示輻照度從100增加到550µµmol·m^-2·^s-1。 

圖b. 在對輻照度增加的適應性響應的連續(xù)時間點上，針對344個擬南芥屬種測得的ФPSII的頻率分布

候選基因突變體的光合作用效率對輻照度增加的響應

a-c 隨時間變化的光合作用效率（ФPSII）（±s.e.m.，N = 16）和黃色幼苗1（ys1）的敲除突變體的葉綠素熒光圖像； 

b DGD1抑制器1（dgs1）; 與cASPARAGINE SYNTHETASE 2（asn2）基因相比，與Col-0野生型植物（WT）相比。 

葉綠素熒光圖像是在光周期開始后1 h拍攝的。播種后第25天的垂直虛線表示輻照度從100增加到550 µmol m^-2 s^-1

全株葉綠素熒光ФPSII圖像分析

來源：

Van Rooijen R, Kruijer W, Boesten R, van Eeuwijk F A, Harbinson J, Aarts M G M. (2017) Natural variation of YELLOW SEEDLING1 affects photosynthetic acclimation of Arabidopsis thaliana. Nature Communications, 8: 1421