本文我们将回顾2024年1月以来，德国WALZ公司IMAGING-PAM系列叶绿素荧光成像系统参与发表的代表性高分文章。研究对象包含番茄、拟南芥、甲藻、菜豆、水稻、地衣、苜蓿、苹果等。文章发表的刊物均为植物学研究领域的国际知名杂志，如Nature，Molecular Plant，Nature Communications，Science Advances，Cell Reports，Plant Cell，New Phytologist，Plant Physiology，Plant Journal等等。德国WALZ制造的IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统设计严谨，运行稳定，功能完善，操作简单，应用广泛，国际学术界认可度高，在国际植物学研究领域遥遥领先~
The MYC2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato (Molecular Plant, IF=27.5)JAs是一类源于脂质的胁迫激素，在一系列植物生理过程和胁迫反应中发挥着至关重要的作用。2024年2月8日，浙江大学园艺学院喻景权院士团队在Molecular Plant发表题为The MYC2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato的研究文章。文章报告了PUB22（一种植物U-box型E3泛素连接酶）在调控番茄对 棉铃虫的抗性和其他JA反应中的重要作用。揭示了E3泛素连接酶PUB22通过泛素化降解JAZ4蛋白激活JA信号，同时受到激活的MYC2通过转录调控进一步促进PUB22的表达，在JA信号中形成正反馈调节通路的分子机制。下图中图B，胁迫对光合生理的影响通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统测量。![]()
原文：Wu, S., Hu, C., Zhu, C., et al. The MYC2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato[J]. Molecular Plant, 2024, 17(4), 598–613.CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis (Plant Cell, IF=11.6)光系统I(PSI)是一个580 kDa 的大分子复合体，位于类囊体膜中，介导光合作用的电子传递。PSI由 18个蛋白质亚基和近200个辅助因子组成。该复合体在类囊体膜上的组装需要高度的空间和时间协调，并严重依赖于复杂的组装机制。
2024年2月21日，Plant Cell(IF.11.6)杂志在线发表德国马普分子植物生理研究所Ralph Bock实验室标题为CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis的研究论文。文章报告并描述了拟南芥中的PSI组装因子CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1（CEPA1）。经生物信息学鉴定，CEPA1基因与已知的PSI组装因子共同表达。CEPA1基因的缺失会导致植物表型苍白和发育迟缓，但不会完全丧失光自养能力。生物物理和生物化学分析表明，这种表型是由PSI积累的特定缺陷引起的。研究人员还发现，CEPA1在翻译后水平发挥作用，并与PSI共同定位在非垛叠的类囊体膜上。在活性凝胶电泳中，CEPA1与包括假定的PSI组装中间体在内的类囊体蛋白复合物共同迁移。最后，蛋白质相互作用分析表明，CEPA1与PSI组装因子PHOTOSYSTEM I ASSEMBLY3 PSA3相互合作。总之，本研究的数据支持CEPA1在PSI组装中发挥重要但非必要的作用。本研究中，拟南芥光合活性相关的叶绿素荧光参数通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统和双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100测量。原文：Rolo, D., Sandoval-Ibáñez, O., Thiele, W., et al. CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis[J]. Plant cell, 2024, koae042.Identification of two key genes involved in flavonoid catabolism and their different roles in apple resistance to biotic stresses (New Phytologist, IF=9.4)虽然黄酮苷元和糖苷的生物合成已经被广泛认知，但是，人们对它们降解中的关键基因却知之甚少，尽管它们的水解和氧化产物在植物抗生物胁迫中起着重要作用。2024年3月1日，西北农林科技大学园艺学院的李鹏民教授团队在New Phytologist上发表题为Identification of two key genes involved in flavonoid catabolism and their different roles in apple resistance to biotic stresses的最新研究成果。文章报告了二氢查耳酮(DHCs)的分解过程，DHCs是驯化苹果和野生苹果中最丰富的黄酮类化合物。研究中叶绿素荧光参数Fv/Fm的测量通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统完成。![]()
原文：Zhao, Q., Li, X., Jiao, Y., et al. Identification of two key genes involved in flavonoid catabolism and their different roles in apple resistance to biotic stresses[J]. New Phytologist, 2024, 242: 1238-1256.Glucose-G protein signaling plays a crucial role in tomato resilience to high temperature and elevated CO2 (Plant Physiology, IF=7.4)全球气候变化的两个关键因素是二氧化碳（CO2）浓度升高和温度上升。植物是地球生态系统的基础，它们对上述两个关键因素的响应和适应能力直接关系到地球生态平衡和人类生存。浙江大学农业与生物技术学院师恺教授课题组前期发现CO2浓度升高可以在一定程度上减轻高温对植物的胁迫效应，增强植物的抗逆能力，然而其潜在的分子机制尚不清楚。2024年3月6日，该课题组的最新研究成果在植物生物学领域知名期刊Plant Physiology上以Glucose-G protein signaling plays a crucial role in tomato resilience to high temperature and elevated CO2为题正式发表。该研究揭示了揭示了环境CO2浓度升高，诱发植物葡萄糖 (Glc)-RGS1 (Regulator of G protein signaling 1)-GPA1 (G protein α subunit) 信号激活，进一步通过光合作用和光保护途径调控番茄高温抗性的分子机制。本研究中番茄叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm的测量通过MAXI-IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统完成。光系统I光能转换活性通过双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100完成。![]()
原文：Wang J, Luo Q, Liang X, et al. Glucose-G protein signaling plays a crucial role in tomato resilience to high temperature and elevated CO2[J]. Plant Physiology, 2024, 195(2): 1025-1037.
Adaptive Evolution of Chloroplast Division Mechanisms during Plant Terrestrialization (Cell Reports, IF=8.8)叶绿体起源于蓝细菌与真核宿主细胞的内共生作用，是绿色植物特有的重要细胞器，在光合作用等基本生命活动中发挥关键作用。在漫长演化历程中，植物逐渐形成了调控叶绿体数量和大小的功能机制，以确保细胞内环境的稳定，并在植物生长发育过程中提供其所需光合作用能力。尽管叶绿体分裂已经得到广泛研究，但其核心成员的起源和功能演化仍不清楚。2024年3月13日，上海交通大学农业与生物学院陈诚课题组在Cell Reports发表了题为Adaptive Evolution of Chloroplast Division Mechanisms during Plant Terrestrialization的研究论文，相关研究成果揭示了植物叶绿体分裂机制中少数起源于真核宿主细胞的分裂基因更多地参与到帮助植物适应登陆后复杂、多变环境生物学过程的适应性演化机制。本研究中叶绿素荧光参数Fv/Fm的测量通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统完成。![]()
原文：Liu, M., Yu, J., Yang, M., et al. Adaptive evolution of chloroplast division mechanisms during plant terrestrialization[J]. Cell Reports, 2024, 43(3): 113950.
2024年3月27日，慕尼黑大学生物学院植物生物学Dario Leister教授课题组在植物生物学领域知名期刊Plant Cell发表题为A pgr5 suppressor screen uncovers two distinct suppression mechanisms and links cytochrome b6f complex stability to PGR5的研究论文。在该研究中，Jan-Ferdinand Penzler等人通过筛选拟南芥(Arabidopsis thaliana)的抑制突变，发现了12个不同基因的突变组合，这些突变能挽救pgr5植物在波动光照下的幼苗致死性。本研究中，拟南芥幼苗的叶绿素荧光成像通过蜂巢矩阵叶绿素荧光成像系统HEAXGON-IMAGING-PAM完成。
原文：Penzler, J. F., Naranjo, B., Walz, S., et al. A pgr5 suppressor screen uncovers two distinct suppression mechanisms and links cytochrome b6f complex stability to PGR5[J]. Plant Cell, 2024, koae098.
2024年4月10日，Nature Communications在线发表上海师范大学彭连伟教授实验室题为Thylakoid protein FPB1 synergistically cooperates with PAM68 to promote CP47 biogenesis and Photosystem II assembly的研究论文，文章揭示了一个新的蛋白质FPB1（Facilitator of PsbB biogenesis1），它在PSII的组装中扮演着重要角色，它是PSII积累所必需的。本研究中，光合作用相关的叶绿素荧光成像和P700氧化还原差示吸收通过MAXI-IMAGING-PAM和DUAL-PAM-100完成。
原文：Zhang, L., Ruan, J., Gao, F., et al. Thylakoid protein FPB1 synergistically cooperates with PAM68 to promote CP47 biogenesis and Photosystem II assembly[J]. Nature Communications, 2024, 15: 3122.
Unique photosynthetic strategies employed by closely related Breviolum minutum strains under rapid short-term cumulative heat stress (Journal of Experimental Botany, IF=6.9)2024年4月18日，Journal of Experimental Botany杂志在在线发表墨尔本大学生物科学学院为署名单位，标题为Unique photosynthetic strategies employed by closely related Breviolum minutum strains under rapid short-term cumulative heat stress的研究论文。
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该研究文章的核心内容是关于三种密切相关的Breviolum minutum藻株在快速短期累积热应激(26-40°C)下所采用的独特光合作用策略。研究比较了这些藻株的热耐受性、光化学和非光化学淬灭、光合色素的脱环氧化状态以及活性氧物质(ROS)的积累。主要发现和结论包括：不同的B. minutum藻株采用了不同的光保护策略，导致了它们各自的上部热耐受性不同。研究提供了之前未知的热耐受性特征和光保护机制之间的相互依赖性，包括激发能量及其通过非光合猝灭的快速放松和状态转换组分的耗散之间的微妙平衡。研究中Fv/Fm等参数的测量通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统完成。
原文：Deore P, Tsang Min Ching SJ, Nitschke MR, et al. Unique photosynthetic strategies employed by closely related Breviolum minutum strains under rapid short-term cumulative heat stress[J]. Journal of Experimental Botany, 2024, 75(13): 4005-4023.A prion-like domain is required for phase separation and chloroplast RNA processing during cold acclimation in Arabidopsis (Plant Cell, IF=11.6)2024年5月9日，Plant Cell在线发表德国柏林洪堡大学Christian Schmitz-Linneweber实验室题为A prion-like domain is required for phase separation and chloroplast RNA processing during cold acclimation in Arabidopsis研究论文，证明了 CP29A 通过其朊病毒样结构域进行相分离的能力对拟南芥叶绿体 RNA 处理和冷适应至关重要。研究中光合作用相关的叶绿素荧光通过IMAGING-PAM监测完成。![]()
原文：Legen, J., Lenzen, B., Kachariya, N., et al. A prion-like domain is required for phase separation and chloroplast RNA processing during cold acclimation in Arabidopsis[J]. Plant Cell, 2024, koae145.2024年5月15日，国际顶级学术期刊Nature在线发表署名单位为德国慕尼黑工业大学标题为The temperature sensor TWA1 is required for thermotolerance in Arabidopsis的Article论文。文章发现并报道了一种感应温度的转录辅助调节因子TWA1。TWA1在高温下可以发生构象改变并在细胞中积累，调控热休克转录因子A2(HSFA2)和热休克蛋白的转录。TWA1是拟南芥基础耐热性和驯化耐热性所必需的转录调节因子。TWA1作为一种植物温度传感器，它的发现和鉴定为通过育种和生物技术调整作物的热驯化反应提供了分子工具，并为热遗传学提供了灵敏的温度开关。研究中光合气体交换参数和叶绿素荧光成像分别由德国WALZ的便携式光合仪GFS-3000和MAXI-IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统完成。![]()
原文：Bohn, L., Huang, J., Weidig, S., et al. The temperature sensor TWA1 is required for thermotolerance in Arabidopsis[J]. Nature, 2024, 629: 1126–1132.REDUCED CHLOROPLAST COVERAGE proteins are required for plastid proliferation and carotenoid accumulation in tomato (Plant Physiology, IF=7.4)增加分配给质体的细胞空间将提高作物植株的质量和产量。然而，人们对为质体分配细胞空间的机制仍然知之甚少。2024年5月15日，Plant Physiology杂志在线发表华中农业大学园艺林业学院园艺作物种质创新与利用国家重点实验室Robert M Larkin课题组题为REDUCED CHLOROPLAST COVERAGE proteins are required for plastid proliferation and carotenoid accumulation in tomato 的研究论文。文章研究了 REDUCED CHLOROPLAST COVERAGE (SlREC) 基因家族在番茄植物中的作用。调查了细胞空间如何分配给质体，这对提高作物植株的质量和产量至关重要。这项研究强调了SlREC蛋白在番茄植物质体增殖、类胡萝卜素积累和果实发育中的关键功能。本研究中，番茄植株光合作用相关的叶绿素荧光参数PSII最大光化学效率Fv/Fm，非光化学淬灭NPQ的测量通过叶绿素荧光成像系统MAXI-IMAGING-PAM完成。![]()
原文：Hu, Q., Zhang, H., Song, Y., et al. REDUCED CHLOROPLAST COVERAGE proteins are required for plastid proliferation and carotenoid accumulation in tomato[J]. Plant Physiology, 2024, kiae275.Psb28 protein is indispensable for stable accumulation of PSII core complexes in Arabidopsis (Plant Journal, IF=6.2)提高光合作用效率是提高作物产量的一种有前途的策略，保持PSII的稳定状态是决定光合作用性能的关键。然而，PSII在放氧光合生物中维持稳定性的机制仍有待探索。5月26日，Plant Journal在线发表中国农业科学院油料作物研究所刘军研究员课题组题为 Psb28 protein is indispensable for stable accumulation of PSII core complexes in Arabidopsis 的研究论文。文章报道了 Psb28 蛋白在不同光照条件下调节拟南芥PSII的稳态，证明了Psb28蛋白对于拟南芥中PSII核心复合物的稳定积累是必不可少的。本研究中，拟南芥光合作用相关的叶绿素荧光慢速动力学和暗弛豫通便携式叶绿素荧光仪PAM-2500和叶绿素荧光成像系统MAXI-IMAGING-PAM完成。![]()
原文：Zhao Y, Deng L, Last RL, et al. Psb28 protein is indispensable for stable accumulation of PSII core complexes in Arabidopsis[J]. Plant Journal, 2024.A viral small interfering RNA-host plant mRNA pathway modulates virus-induced drought tolerance by enhancing autophagy (Plant Cell, IF=11.6)病毒诱导的耐旱性是植物中生物-非生物相互作用研究中的一个迷人领域，但其分子复杂性仍不清楚。2024年5月27日，中国计量大学生命科学学院徐沛研究员课题组在国际植物学顶级期刊Plant Cell发表了题为 A viral small interfering RNA-host plant mRNA pathway modulates virus-induced drought tolerance by enhancing autophagy 的研究论文，文章阐明了病毒诱导的干旱耐受性(virus-induced drought tolerance, VDT)的重要分子机理，提出了vsiRNA6163-PvTCP2-PvATG8c-PvERD15跨界分子模块介导病毒诱导的干旱耐受性的作用模型。这一理论模型为植物-生物胁迫-非生物胁迫三者的复杂互作提供了新的见解。本研究中菜豆光合作用相关的叶绿素荧光参数，PSⅡ最大光化学效率评估由叶绿素荧光成像系统MAXI-IMAGING-PAM完成。原文：Wu, X., Chen, S., Zhang, Z., et al. A viral small interfering RNA-host plant mRNA pathway modulates virus-induced drought tolerance by enhancing autophagy[J]. Plant Cell, 2024, koae158.优化光合效率是开发更可持续和高产作物品种的一个非常有前途的策略。这一方法有可能显著提高田间作物的农艺性状，已有几项突破性成果证明了这一点，例如构建新的光呼吸支路、提高替代电子传递途径的效率或增加热耗散NPQ。2024年6月7日，Science Advances在线发表美国加州大学伯克利分校植物与微生物生物学系Krishna K. Niyogi课题组题为Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1 noncoding sequences for transgene-free overexpression的研究论文。报道了该研究小组通过CRISPR/Cas9工具编辑植物中自然存在的参与光保护过程的基因来改变光合作用。本研究中叶绿素荧光的测量通过叶绿素荧光成像系统MAXI-IMAGING-PAM完成。
原文：Dhruv Patel-Tupper, et al. Multiplexed CRISPR-Cas9 mutagenesis of rice PSBS1 noncoding sequences for transgene-free overexpression[J]. Science Advances, 2024, 10, eadm7452.
The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes (Plant Cell, IF=10.0)2024年6月12日，国际知名植物学期刊Plant Cell在线发表了西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室/园艺学院苹果抗逆与品质改良创新团队马锋旺/李超课题组题为The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes的研究论文，揭示了MdHSC70-MdWRKY75模块调控MdHsfs参与苹果耐热性的新机制。该研究结果丰富了苹果应对高温环境的分子调控网络，也为苹果的分子定向育种提供基因资源和理论基础。研究中叶绿素荧光的测量通过叶绿素荧光成像系统IMAGING-PAM完成。
原文：Zhang, Z., Yang, C., Xi, J., et al. The MdHSC70-MdWRKY75 module mediates basal apple thermotolerance by regulating the expression of heat shock factor genes[J]. Plant Cell, 2024, koae171.Symbionts out of sync: Decoupled physiological responses are widespread and ecologically important in lichen associations (Science Advances, IF=11.7)2024年6月14日，Science Advances杂志在线发表美国明尼苏达大学Daniel E. Stanton实验室题为Symbionts out of sync: Decoupled physiological responses are widespread and ecologically important in lichen associations的研究论文。在本研究中，Abigail R. Meyer等人研究了地衣(Evernia mesomorpha)中这种不对称的生理、生态和转录基础。这种碳平衡的不对称性取决于水合来源，并与气候范围的限制相一致。地衣共生体的基因表达差异表明，主要地衣共生体的生理结构是分离的。此外，研究人员还利用气体交换数据表明，碳平衡的不对称性在进化过程中不同的地衣共生体中普遍存在。以碳平衡不对称为例，他们为共生体中生理不对称的广泛重要性提供了证据。本研究中叶绿素荧光的测量通过叶绿素荧光成像系统IMAGING-PAM完成。
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原文：Abigail R. Meyer, et al. Symbionts out of sync: Decoupled physiological responses are widespread and ecologically important in lichen associations[J]. Science Advances, 2024, 10, eado2783.Metabolomics and transcriptomics analysis revealed the response mechanism of alfalfa to combined cold and saline-alkali stress (Plant Journal, IF=11.7)2024年6月29日，Plant Journal杂志在线发表了哈尔滨师范大学郭长虹教授团队题为Metabolomics and transcriptomics analysis revealed the response mechanism of alfalfa to combined cold and saline-alkali stress的研究论文，揭示了紫花苜蓿对低温和盐碱复合胁迫的响应机制。在本研究中，Lei Liu等人利用多组学分析了两种苜蓿(肇东[ZD]和蓝月亮[BM])对冷和盐碱胁迫的复杂响应机制，研究结果为提高苜蓿对寒冷和盐碱联合胁迫的抗性提供了新的见解。本研究中叶绿素荧光的测量通过叶绿素荧光成像系统MAXI-IMAGING-PAM完成。
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原文：Liu L, Si L, Zhang L, et al. Metabolomics and transcriptomics analysis revealed the response mechanism of alfalfa to combined cold and saline-alkali stress[J]. Plant Journal, 2024.
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