稻米蛋白品质形成分子机制获揭示

近日，中国工程院院士、中国农业科学院作物科学研究所研究员万建民团队在网上公布了水稻蛋白质品质形成的分子机制。本研究克隆了一个新的水稻蛋白质品质形成基因GPA5，并从细胞、遗传和生化方面阐明了GPA5在水稻蛋白质贮藏后高尔基体运输中的关键作用，对水稻蛋白质品质改良具有重要的指导意义。

该论文的第一作者、农业科学研究所的副研究员任玉龙说，大米含有大量的贮藏蛋白，这是大米中仅次于淀粉的第二大营养素。谷蛋白是大米中含量最高的储藏蛋白，占大米总蛋白含量的60%以上。因此，谷蛋白是改善稻米蛋白质品质的首选目标。在胚乳细胞中，谷蛋白首先在内质网中以57 kDa前体的形式合成，然后通过高尔基体经致密囊泡介导运输到蛋白质贮存液泡，最后在液泡加工酶的作用下切割成成熟的谷蛋白亚基并贮存。目前，对囊泡介导的转运过程的分子调控机制知之甚少。

该团队在高尔基体分选后发现了一个新的谷蛋白缺陷突变体gpa5，并通过图谱克隆证实GPA5编码一种具有磷脂结合能力的植物特异性调节因子。在胚乳细胞中，GPA5特异性分布在致密小泡的外围。亚细胞定位分析证实了GPA5的膜定位依赖于先前鉴定的调节因子GPA1/Rab5a和GPA2/VPS9a。生化分析进一步证实了GPA5可以与GPA1/Rab5a的激活形式特异性地相互作用，表明GPA5可能是GPA1/Rab5a的影响因素。随后的功能研究发现，GPA5可以与绳状复合物CORVET和含有VAMP727的膜融合复合物SNARE相互作用，最终导致致密囊泡和蛋白质储存液泡的融合，完成谷蛋白的运输。

该团队旨在分析谷蛋白合成、运输和沉积的分子网络途径，并长期致力于水稻蛋白质品质改良的分子遗传学基础研究。

相关论文信息:https://doi.org/10.1105/tpc.19.00863