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万建民院士团队揭示稻米蛋白品质形成分子机制

  近日,千赢网址赌场万建民院士团队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。相关研究成果于1月13日在线发表在《植物细胞(The Plant Cell)》上。

  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57 kDa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。

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  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。

  千赢网址赌场任玉龙副研究员为论文第一作者,万建民院士为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程、青年英才计划-培育工程等项目的资助。

  原文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2020/01/16/tpc.19.00863



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