利用遗传变异提高光合作用效率是开发新农作物品种的探索途径。这项研究通过证实拟南芥YELLOW SEEDLING1（YS1）基因上的等位基因序列变异解释了光合作用适应高辐照度的自然多样性，从而证明了低至基因组DNA水平的更高植物光合作用的遗传解剖。我们使用全基因组关联研究来确定参与拟南芥光合适应性反应的数量性状基因座（QTL）。根据有关基因本体论，表达和功能的功能线索，优先考虑QTL的候选基因。反向遗传学和定量互补证实了YS1的候选资格，YS1编码一种参与质体编码基因的RNA编辑（顺行信号）的五肽-肽重复（PPR）蛋白。基因表达分析和等位基因序列比较显示，YS1启动子中一个光响应元件的多态性会影响其表达及其下游靶标的表达，从而导致光合适应性发生变化。本文采用瓦赫宁根大学的高通量光合表型平台Phenovator（商业化后叫做PhenoMate）测量。

PSII光合效率对生长光强的响应

图a. 拟南芥Col-0 ФPSII的光合适应，图中显示了连续5天随时间变化的ФPSII值和对应的叶绿素荧光成像。叶绿素荧光图像是在光周期开始后1 h拍摄的。播种后25天的垂直虚线表示辐照度从100增加到550µµmol·m^-2·^s-1。 

图b. 在对辐照度增加的适应性响应的连续时间点上，针对344个拟南芥属种测得的ФPSII的频率分布

候选基因突变体的光合作用效率对辐照度增加的响应

a-c 随时间变化的光合作用效率（ФPSII）（±s.e.m.，N = 16）和黄色幼苗1（ys1）的敲除突变体的叶绿素荧光图像； 

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

叶绿素荧光图像是在光周期开始后1 h拍摄的。播种后第25天的垂直虚线表示辐照度从100增加到550 µmol m^-2 s^-1

全株叶绿素荧光ФPSII图像分析

来源：

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