兰州大学发现COG1能有效提高植物光合效率、增加生物量

光合作用是作物产量的主要决定因素。从光合作用的角度来研究作物高产机理，挖掘作物高产潜力一直是国际植物学和农学领域科研工作者长期以来追求的目标。深入研究光合作用的分子机理及其基因表达调控机制具有十分重要的基础理论和生产实践意义。

2023年9月22日，兰州大学黎家教授团队在《Molecular Plant》上发表了题为“The Dof transcription factorCOG1is a key regulator of plant biomass by promoting photosynthesis and starch accumulation”的研究论文，揭示了拟南芥COG1转录因子促进生物量积累的分子机制。

该研究在前期的工作中通过激活标签法筛选到了油菜素内酯（Brassinosteroid，BR）受体BRI1（BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1）弱突变体bri1-5的一个遗传抑制子，命名为cog1-3D。与野生型相比，cog1-3D叶柄伸长、整个莲座较大、单株鲜重显著增加。35S:COG1转基因植物可以重现出cog1-3D突变体的表型，说明cog1-3D生物量积累显著增加的表型是由COG1超表达所造成的。结合T-DNA插入和CRISPR/Cas9技术构建的COG1及其同源基因CDFs的七重缺失突变体莲座变小、地上部分鲜质量减少。通过RNAseq、ChIP-PCR及EMSA试验发现COG1作为一个Dof（DNA binding with one zinc finger）类型的转录因子，可以直接结合到多个捕光复合物基因LHCs的启动子区域，促进它们的表达。研究发现，COG1还可以促进植物的光合速率和叶片中淀粉的合成，而且不同物种中COG1促进植物生物量积累的生物学功能是保守的。这一研究对将来通过分子手段培育高产作物具有非常重要的应用价值。