A mitochondrial pentatricopeptide repeat protein enhances cold tolerance by modulating mitochondrial superoxide in rice.
A mitochondrial pentatricopeptide repeat protein enhances cold tolerance by modulating mitochondrial superoxide in rice.
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DOI：
10.1038/s41467-023-42269-4
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发表时间：
2023-10-25
影响因子：
16.6
通讯作者：
Cao, Xiaofeng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zu, Xiaofeng;Luo, Lilan;Wang, Zhen;Gong, Jie;Yang, Chao;Wang, Yong;Xu, Chunhui;Qiao, Xinhua;Deng, Xian;Song, Xianwei;Chen, Chang;Tan, Bao-Cai;Cao, Xiaofeng
低温胁迫影响水稻生长和产量。定位于质体的假尿苷合酶OsPUS 1的缺陷影响叶绿体核糖体的生物合成，导致低温白化病苗和活性氧（ROS）的积累。在这里，我们报告一个ospus 1 -1抑制器，sop 10。SOP 10编码一个位于大肠杆菌中的五肽重复序列蛋白。SOP 10的突变损害nad 4和nad 5转录物的内含子剪接，并降低nad 2、nad 6和rps 4转录物的RNA编辑效率，导致线粒体复合物I的缺陷，从而减少ROS的产生并挽救白化病表型。超氧化物歧化酶（SOD）基因在ospus 1 -1中的过表达对ROS过度积累和白化病表型有不同程度的逆转作用，其中Mn-SOD逆转效果最好。SOP 10基因突变提高籼稻品种的耐冷性并降低活性氧水平我们发现线粒体超氧化物在水稻低温反应中起着关键作用，并鉴定了一个线粒体超氧化物调节因子，为提高水稻耐冷性提供了信息。低温胁迫阻碍水稻生长发育和产量的提高。本文证明了线粒体超氧化物在低温反应中起着关键作用，并鉴定了一个调节线粒体超氧化物和水稻耐冷性的五肽重复序列蛋白。
Cold stress affects rice growth and productivity. Defects in the plastid-localized pseudouridine synthase OsPUS1 affect chloroplast ribosome biogenesis, leading to low-temperature albino seedlings and accumulation of reactive oxygen species (ROS). Here, we report an ospus1-1 suppressor, sop10. SOP10 encodes a mitochondria-localized pentatricopeptide repeat protein. Mutations in SOP10 impair intron splicing of the nad4 and nad5 transcripts and decrease RNA editing efficiency of the nad2, nad6, and rps4 transcripts, resulting in deficiencies in mitochondrial complex I, thus decrease ROS generation and rescuing the albino phenotype. Overexpression of different compartment-localized superoxide dismutases (SOD) genes in ospus1-1 reverses the ROS over-accumulation and albino phenotypes to various degrees, with Mn-SOD reversing the best. Mutation of SOP10 in indica rice varieties enhances cold tolerance with lower ROS levels. We find that the mitochondrial superoxide plays a key role in rice cold responses, and identify a mitochondrial superoxide modulating factor, informing efforts to improve rice cold tolerance. Cold stress hampers rice growth and yield. This paper demonstrates that mitochondrial superoxide plays a key role in cold responses, and identifies a pentatricopeptide repeat protein which modulates mitochondrial superoxide and rice cold tolerance.
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