长江学者Plant J.揭示谷蛋白研究新进展

来自南京农业大学生命科学学院，中国农业科学院等处的研究人员从分子水平揭示了引起水稻谷蛋白沉积部位发生突变的分子机理，阐述了该基因在谷蛋白运输积累中的地位，利用该突变体及其基因标记可为水稻蛋白品质改良提供材料和分子育种的基础。这一研究成果公布在著名学术刊物《The Plant Journal》（IF: 6.946）上。

文章的第一作者是王益华副研究员，通讯作者是万建民教授，万建民教授早年毕业于南京农业大学，1995年获日本京都大学遗传学博士学位，1999年3月被聘为教育部首届“长江学者奖励计划”特聘教授，2000年1月回国。在南京农业大学历任生命科学和技术学院院长，农学院院长。

水稻种子在胚乳中积累大量的储藏蛋白，约占籽粒干重的8%—10%，其中谷蛋白占70%—80%，醇溶蛋白占18%—20%。提高种子的谷蛋白含量并降低种子的醇溶蛋白含量将会提高稻米的营养价值，但是对患有肾脏病和糖尿病的人来说，谷蛋白的大量吸收将会导致病情的恶化。因此，深入研究水稻储藏蛋白合成、积累的分子机制对培育满足不同人群需求的蛋白含量的水稻品种具有重要意义。

2009年万建民教授课题组在同一期刊上发表文章，报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体巨增突变性状的分子机理。在这一基础上，研究人员通过对一个辐射诱变的水稻谷蛋白前体增加突变体gpa1的研究，发现突变体中胚乳细胞超微结构发生改变，其胚乳蛋白的分选存在普遍缺陷，不能正确沉积到蛋白体中。

研究人员通过图位克隆和功能分析，发现突变体和野生型间在一小G蛋白OsRab5a上发生了突变，突变体在第3个外元缺失了13nt，造成移码突变，蛋白翻译提前终止，导致其功能丧失，采用野生型OsRab5a基因转化突变体，可恢复gpa1的表型。这一基因定位于蛋白分选的重要系统前液泡区室PVC中（Prevacuolar compartment），其功能丧失导致谷蛋白被错误分选到胞外。该文首次报道了OsRab5a在水稻谷蛋白分选及胚乳细胞内膜系统组织中的重要作用。

这些研究为水稻蛋白品质改良提供材料和分子育种的基础，相关积累的分子机制对培育满足不同人群需求的蛋白含量的水稻品种具有重要意义。