2026年4月17日，Nature Plants杂志在线发表了来自南京师范大学的迟伟课题组题为“Conserved DNA architect couples chloroplast development to cell cycle in developing cotyledons”的研究论文。该研究首次揭示了一个名为RDE（REGULATOR OF DG1 EXPRESSION）的保守DNA结构因子，能够通过协调叶绿体类囊体蛋白复合体的生物合成与细胞周期的G1-S期转变，将叶绿体发育与细胞增殖和扩张过程精准偶联起来。这一发现的重要意义在于阐明了光合真核生物在长期进化过程中实现细胞器生物合成与细胞增殖协同的分子机制，为解决植物发育生物学中长期存在的“叶绿体发育如何与细胞周期同步”这一基础科学问题提供了关键答案。
植物器官的生长需要精确协调细胞增殖、扩张和分化三个过程，其中进化上保守的E2F-DP-RB信号通路作为真核生物调控G1向S期转变的核心模块发挥着关键作用。与此同时，叶绿体作为绿色植物特有的细胞器，起源于宿主细胞与蓝细菌类似生物的内共生事件，宿主与内共生体细胞周期的同步化是这一进化历程中的关键里程碑。然而，长期以来，光信号、质体分化和细胞周期调控这三条通路如何相互交汇，以确保细胞器发育与细胞生长之间的精确同步，一直是一个悬而未决的根本性问题。
该研究首先通过遗传筛选，鉴定出RDE基因是叶绿体发育关键因子DG1的负调控因子，并发现rde突变体不仅恢复了dg1突变体的黄化表型，还表现出比野生型更高的叶绿素含量和增强的光合效率。进一步，该研究通过细胞定位和系统进化分析发现，RDE蛋白定位于细胞核且仅在绿色植物中保守存在，提示其可能具有独特的调控功能。
随后，该研究通过转录组和蛋白质组分析发现，RDE功能缺失导致叶绿体基因组编码的转录本和蛋白显著上调，并且这种上调并非由于蛋白稳定性增加，而是源于增强的叶绿体基因表达能力。
此后，该研究通过酵母双杂交、双分子荧光互补和pull-down等一系列实验证明，RDE与细胞周期调控因子DPa蛋白直接相互作用，并且RDE能够竞争性地抑制E2Fa-DPa异源二聚体的形成。更重要的是，该研究通过流式细胞术分析发现，rde突变体子叶细胞中高倍性细胞核比例显著增加，而细胞数目不变，说明RDE特异性调控内复制依赖的细胞扩张而非细胞分裂。
之后，该研究进一步通过ChIP-seq和RNA-seq联合分析，研究者发现RDE和DPa共同结合并调控两类靶基因：一类是S期细胞周期基因（如MCMs、PCNA1等），另一类是编码叶绿体RNA结合蛋白的EMB基因（包括DG1及其同源基因）。
最为关键的是，该研究通过电泳迁移率实验和T4连接酶介导的环化实验证明，RDE蛋白本身具有直接结合DNA并诱导DNA弯曲的活性，且这种DNA弯曲活性使其能够将DPa稳定在核蛋白复合物中，从而抑制E2Fa-DPa的转录激活功能。
综上所述，该研究揭示了这样一个工作模型：在黑暗条件下，RDE通过诱导DNA弯曲将DPa隔离在核蛋白复合物中，阻止G1-S期转变和叶绿体发育相关基因的表达；当光照来临时，RDE蛋白被降解，释放的DPa与E2Fa形成活性二聚体，同时激活细胞周期进程和叶绿体生物合成，从而实现子叶绿化与生长的协同。最终阐明了光合真核生物在进化过程中实现细胞器生物合成与细胞增殖长期协同的分子机制。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41477-026-02280-1
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