【摘 要】
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水稻种子中积累大量的储藏蛋白作为种子萌发及幼苗发育的营养来源,同时稻米中的蛋白质含量和组成对稻米品质有着重要的影响.稻米中的储藏蛋白包括谷蛋白,醇溶蛋白和球蛋
【机 构】
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南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,南京210095中国农业科学院作物科学研究所,北京100081南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室,南京210095;中国农业科学院作物科学研究所
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水稻种子中积累大量的储藏蛋白作为种子萌发及幼苗发育的营养来源,同时稻米中的蛋白质含量和组成对稻米品质有着重要的影响.稻米中的储藏蛋白包括谷蛋白,醇溶蛋白和球蛋白,其中谷蛋白含量占60-80％,且谷蛋白能够被人体消化吸收,是遗传改良稻米蛋白品质的首选目标.前人的研究已经克隆了几乎所有的谷蛋白结构基因,相应的表达调控研究也较为深入,但谷蛋白57kDa前体必须经过复杂的分选途径才能进入蛋白体Ⅱ (Protein Body Ⅱ, PBⅡ),最终以40kDa的酸性亚基和20kDa的碱性亚基的形式贮存,目前对谷蛋白翻译后的转运途径研究甚少.我们通过大规模的筛选获得了一批谷蛋白前体增加突变体(glutelin precursor accumulation,gpa),并采用图位克隆的策略获得多个谷蛋白转运关键因子,包括OsPDIL1-1,OsVPE1,GPA1/OsRab5a,GPA2/OsVPS9a,GPA3和GPA4/OsGot1.上述因子分别作用于蛋白转运过程的各个节点：其中OsPDIL1-1负责内质网内谷蛋白的正确折叠；GPA4/OsGot1负责调控谷蛋白由COPⅡ (Coat Protein Complex Ⅱ)介导的从ER到Golgi的正向运输；GPA1/OsRab5a,GPA2/OsVPS9a和GPA3三个因子形成复合体,协同调控由致密囊泡(Dense Vesicle,DV)介导的谷蛋白后高尔基体的分选；而OsVPE1则作用于最下游,负责57kDa谷蛋白前体在PBⅡ中的酶切成熟.上述因子的克隆和鉴定,提高了人们对植物细胞内蛋白运输路径的认识,为最终培育蛋白质含量各异、适合不同人群的水稻新品种奠定理论基础.
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