長江學者Plant J.揭示谷蛋白研究新進展
日期：2010-12-08 16:21:16
來自南京農業大學生命科學學院，中國農業科學院等處的研究人員從分子水平揭示了引起水稻谷蛋白沉積部位發生突變的分子機理，闡述了該基因在谷蛋白運輸積累中的地位，利用該突變體及其基因標記可為水稻蛋白品質改良提供材料和分子育種的基礎。這一研究成果公布在著名學術刊物《The Plant Journal》（IF: 6.946）上。
文章的第一作者是王益華副研究員，通訊作者是萬建民教授，萬建民教授早年畢業于南京農業大學，1995年獲日本京都大學遺傳學博士學位，1999年3月被聘為教育部首屆“長江學者獎勵計劃”特聘教授，2000年1月回國。在南京農業大學歷任生命科學和技術學院院長，農學院院長。
水稻種子在胚乳中積累大量的儲藏蛋白，約占籽粒干重的8%—10%，其中谷蛋白占70%—80%，醇溶蛋白占18%—20%。提高種子的谷蛋白含量并降低種子的醇溶蛋白含量將會提高稻米的營養價值，但是對患有腎臟病和糖尿病的人來說，谷蛋白的大量吸收將會導致病情的惡化。因此，深入研究水稻儲藏蛋白合成、積累的分子機制對培育滿足不同人群需求的蛋白含量的水稻品種具有重要意義。
2009年萬建民教授課題組在同一期刊上發表文章，報道了水稻液泡加工酶基因OsVPE1的克隆及功能研究，揭示了引起水稻谷蛋白前體巨增突變性狀的分子機理。在這一基礎上，研究人員通過對一個輻射誘變的水稻谷蛋白前體增加突變體gpa1的研究，發現突變體中胚乳細胞超微結構發生改變，其胚乳蛋白的分選存在普遍缺陷，不能正確沉積到蛋白體中。
研究人員通過圖位克隆和功能分析，發現突變體和野生型間在一小G蛋白OsRab5a上發生了突變，突變體在第3個外元缺失了13nt，造成移碼突變，蛋白翻譯提前終止，導致其功能喪失，采用野生型OsRab5a基因轉化突變體，可恢復gpa1的表型。這一基因定位于蛋白分選的重要系統前液泡區室PVC中（Prevacuolar compartment），其功能喪失導致谷蛋白被錯誤分選到胞外。該文首次報道了OsRab5a在水稻谷蛋白分選及胚乳細胞內膜系統組織中的重要作用。
這些研究為水稻蛋白品質改良提供材料和分子育種的基礎，相關積累的分子機制對培育滿足不同人群需求的蛋白含量的水稻品種具有重要意義。
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