水稻遗传与种质创新团队在水稻谷蛋白研究方面取得新进展
发布时间:2016-11-07 浏览次数:
 

11月1日,实验室水稻遗传与种质创新团队万建民院士课题组在植物学权威刊物《The Plant Cell》(五年影响因子10.529)在线出版了题为“GOLGI TRANSPORT 1B ( GOT1B ) Regulates Protein Export from Endoplasmic Reticulum in Rice Endosperm Cells”的研究成果(http://www.plantcell.org/content/early/2016/11/01/tpc.16.00717)。该论文以我校王益华教授、刘峰博士和中国农科院作物科学研究所任玉龙副研究员为共同第一作者,万建民院士为通讯作者。

稻米中含有大量的贮藏蛋白质,它是稻米中仅次于淀粉的第二大物质。其中谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白,占种子总蛋白的60%以上,是稻米蛋白品质改良的首选目标。谷蛋白首先在胚乳细胞中内质网ER上以57-kDa前体的形式合成,经过复杂的囊泡运输,转运到蛋白质贮藏液泡(PSV)中,并进一步加工,形成成熟的谷蛋白。但我们对调控该过程的分子机制知之甚少。

万建民院士课题组研究人员通过大量筛选,获得了一系列的水稻谷蛋白前体异常积聚的突变体,其中一份命名为glutelin precursor accumulation4 (gpa4)。研究发现,该突变体积累谷蛋白57-kDa前体,并在发育胚乳细胞中形成两种ER衍生的非正常结构,显示谷蛋白的ER输出存在缺陷。GPA4编码一个进化上保守的膜蛋白GOT1B,该蛋白定位于与顺式高尔基体(cis-Golgi)相连的内质网输出位点ERESs(ER exit sites)。GOT1B通过与COPII(Coat Protein Complex II)的组分Sec23c互作,调控COPII转运囊泡的形成,从而有助于植物细胞中谷蛋白正确的ER输出。本研究基本明确了GOT1B的功能,为探讨真核生物中COPII组装的调控提供了新的视角。

该研究成果是万建民院士课题组在《The Plant Cell》《The Plant Journal》和《Molecular Plant》等相继报道OsVPE1、GPA1/Rab5a、GPA2/VPS9a、GPA3蛋白调控水稻谷蛋白剪切成熟/后高尔基体分选后,在阐述COPII介导的谷蛋白ER输出机制方面的又一重要进展,进一步丰富了人们对谷蛋白合成、分选、沉积分子网络途径的认识,为调控谷蛋白的含量组成、改良稻米品质奠定了理论基础。本研究得到了国家自然科学基金重点项目、国家转基因重大专项和南京农业大学中央高校基本科研业务费自主创新重大专项等项目的资助。