万建民院士团队揭示稻米蛋白品质形成分子机制

来源：中国农业科学院

1月13日，《植物细胞（The Plant Cell）》在线发表中国农业科学院作物科学研究所万建民院士团队揭示的稻米蛋白品质形成分子机制。该研究克隆了水稻蛋白品质形成新基因GPA5，并从细胞、遗传和生化层面阐明了GPA5在水稻贮藏蛋白后高尔基体转运中的关键作用，对稻米蛋白品质改良具有重要指导意义。

据任玉龙副研究员介绍，稻米中含有大量贮藏蛋白，它是稻米中仅次于淀粉的第二大类营养物质。谷蛋白是稻米中含量最高的贮藏蛋白，占稻米总蛋白含量的60%以上，因此，谷蛋白是稻米蛋白品质改良的首选目标。在胚乳细胞中，谷蛋白首先在内质网中以57kDa前体形式合成，然后经由高尔基体以致密囊泡介导的方式转运到蛋白贮藏液泡后，在液泡加工酶作用下，最终被切割成成熟的谷蛋白亚基并贮藏。目前对该囊泡介导的转运过程的分子调控机制还知之甚少。

该团队发现了一个新的谷蛋白后高尔基体分选缺陷突变体gpa5，通过图位克隆的方法证实GPA5编码一个具有磷脂结合能力的植物特有调控因子。在胚乳细胞中，GPA5特异分布在致密囊泡外围。亚细胞定位分析证实GPA5的膜定位依赖于前期鉴定的调控因子GPA1/Rab5a和GPA2/VPS9a。生化分析进一步证实GPA5可特异与GPA1/Rab5a的激活形式互作，表明GPA5可能是GPA1/Rab5a的效应因子。后续的功能研究发现，GPA5可与栓系复合体CORVET和含有VAMP727的膜融合复合体SNARE互作来最终介导致密囊泡与蛋白贮藏液泡的融合，以完成谷蛋白的转运。

该团队以解析谷蛋白合成、转运和沉积的分子网络途径为目标，长期致力于稻米蛋白品质改良的分子遗传基础研究。此研究是该团队在《植物细胞（The Plant Cell）》和《分子植物（Molecular Plant）》等杂志相继报道GPA1/Rab5a, GPA2/VPS9a, GPA3和GPA4/Got1B调控谷蛋白分选后，在稻米蛋白品质形成的分子机理研究中取得的又一重要进展。

该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程、青年英才计划-培育工程等项目资助。 

通讯员丨卫斐