《水稻穀蛋白合成途徑關鍵基因OsRab5a的功能研究》是王益華為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻穀蛋白合成途徑關鍵基因OsRab5a的功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王益華
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻穀蛋白是僅次於澱粉的胚乳組分並易為人體所吸收，其含量和組成直接影響稻米的各項品質指標，已成為水稻品質改良的重要對象之一。谷蛋白的合成、轉運和沉積是一個複雜的細胞學過程，而谷蛋白前體增加突變體（57H）是研究該過程的優良材料。前期研究中我們篩選到一個全新的57H突變體Q4041，並已經分離出突變基因為OsRab5a，但該基因如何調控谷蛋白的運輸、澱粉的合成等尚不清楚。擬通過電鏡和免疫金標記研究突變體和野生型發育胚乳中ER、Golgi體、蛋白體等的形態差異及谷蛋白的亞細胞分布；採用Microarray和2-D電泳鑑定基因突變所影響的網路途徑；結合轉基因後代的鑑定、免疫雜交、蔗糖密度梯度離心、同位素標記以及OsRab5a的體外表達、互作蛋白的篩選等全面研究基因功能，闡明OsRab5a在水稻種子胚乳發育中的作用，提高人們對水稻穀蛋白轉運途徑的認知，為稻米的品質改良提供理論依據。
結題摘要
蛋白質是水稻種子中僅次於澱粉的第二大物質，其含量和組成將會影響稻米的外觀、營養和食味品質。稻米中的蛋白以儲藏蛋白為主，約占稻米乾重的8-10%，其中谷蛋白是最重要的儲藏蛋白。雖然谷蛋白結構基因大都被克隆，其表達調控業已深入研究，但是對稻米蛋白品質的改良仍然較為困難，一個重要的原因是谷蛋白在內質網表面合成後需要經過複雜的運輸途徑最終沉積在PBII中，而目前對該途徑的研究相對較少。本項目中以一個谷蛋白前體增加突變體gpa1為研究對象，通過超薄切片技術觀察了gpa1及其野生型N22發育胚乳的超微結構，發現突變體發育胚乳細胞中出現三種新型的膜結構，包括“囊泡狀結構”、和“液泡狀結構”；免疫膠體金研究表明谷蛋白被錯誤分選到“囊泡狀結構”和“囊泡填充狀結構”及胞外空間。採用圖位克隆的策略發現gpa1的突變基因為一小G蛋白Rab家族基因OsRab5a，並確認OsRab5a確實具有GTP的結合活性。亞細胞定位表明OsRab5a定位於蛋白合成途徑的高爾基體和前液泡區室（PVC）中。Microarray對發育胚乳的研究表明OsRab5a的突變影響了磷脂醯肌醇途徑，暗示OsRab5a在細胞的信號傳導中起著重要的作用。採用酵母雙雜交技術，篩選獲得了OsRab5a的兩個互作蛋白，為進一步探討OsRab5a的功能奠定基礎。我們的研究發現了一個控制谷蛋白分選的關鍵基因OsRab5a，它在蛋白的後Golgi體運輸中起著重要的作用，同時OsRab5a還控制胚乳細胞內膜系統的結構。
