破解叶绿体基因“转录机器”的构造，是科学界公认的世界性难题。91夜色精品国产分子植物科学卓越创新中心张余团队和华中农业大学周菲团队联手破解了这一难题。他们成功解析叶绿体基因“转录机器”的冷冻电镜结构，揭示了叶绿体基因“转录机器”的“装配部件”“装配模式”和“功能模块”。北京时间3月1日，该成果以封面文章的形式在线发表于《细胞》。

RNA聚合酶是细胞中的“中央处理器（CPU）”，它们“读取”细胞“硬盘”DNA，然后输出各种生命“操作”。科学家发现三域（真细菌域、古细菌域和真核生物域）生物有9类基因“转录机器”，其中8类的结构机制被成功破解，叶绿体基因组内的细菌型质体编码RNA聚合酶（PEP）成为最后一块未被解析的“CPU”拼图。

张余团队与合作者利用叶绿体转化技术，在烟草叶绿体基因“转录机器”上引入特征性的“捕获标签”，通过纯化烟草内源的叶绿体基因“转录机器”，并利用单颗粒冷冻电镜技术，最终揭开了叶绿体基因“转录机器”的真面目。

国际同行认为，这项研究为进一步探索叶绿体基因“转录机器”工作模式、理解叶绿体基因表达调控方式、改造叶绿体基因表达调控网络打下了基础。该研究在合成生物学应用方面也有广阔应用前景，为植物叶绿体生物反应器的效率提升提供了着手点；同时，还为光合作用系统基因表达水平的提高提供了新思路，有望助力植物实现高效碳汇。