近日，南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室万建民院士研究组揭示ALR编码一种dCMP脱氨酶，其在水稻DNA损伤修复、细胞周期调控及植物发育中起重要作用。研究结果于2017年11月24日在线发表于《Journal of Experimental Botany》。

脱氧胞苷单磷酸脱氨酶(dCMP脱氨酶，DCD)对于DNA复制和损伤修复过程中所需的dTTP的合成至关重要。然而，植物中DCD缺失的影响及其分子机制仍不甚清楚。本研究分离了一株albinic leaf and growth retardation(alr)水稻突变体，表现为叶片白化、株型矮小以及坏死性病变。图位克隆和互补实验揭示ALR编码一种DCD蛋白。OsDCD在所有组织中广泛表达。酶活性测定显示OsDCD催化dCMP转变为dUMP，alr突变体中ΔDCD蛋白缺乏结合能力。研究人员发现，alr突变体具有典型DCD介导的不平衡dNTP库，其dTTP减少;外源dTTP可回复野生表型。彗星检测(comet assay)和台盼蓝染色(Trypan Blue staining)显示，OsDCD缺失导致alr突变体中DNA损伤的积累，并可能导致细胞凋亡。此外，OsDCD缺失可激活细胞周期检查点并使细胞停留在G1/S期。在dTTP降低条件下，细胞核与质体基因组复制基因的表达下调，同时伴随着alr突变体中细胞增殖减少以及叶绿体发育缺陷，表明DCD介导的dNTP库平衡在植物发育中具有重要的分子与生理作用。

南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室、中国农业科学院作物科学研究所农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程的万建民院士为该论文的通讯作者。

Fig. 1. Phenotypic characterization of wild-type (WT) and alr mutant.

Fig. 4. DNA damage tests and the expression levels of DNA damage repair-related genes.

Fig. 5. Accumulated DNA damage causes cell death in the alr mutant.

Fig. 8. Abnormal chloroplast development in wild-type and alr plants. (A–H) Ultrastructure of plastids in the mesophyll cells of wild-type (A–C) and alr plants (D–H) in dark (A, D) and light (B, C, E–H).

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