《水稻穀蛋白液泡分選決定因子確定及其作用機制研究》是曲樂慶為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻穀蛋白液泡分選決定因子確定及其作用機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曲樂慶
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
蛋白質從內質網向儲藏液泡運輸是由許多因子參與的複雜調控過程。蛋白必須含有液泡分選決定因子（VSD）才能與受體結合形成轉運小泡，實現由ER向儲藏液泡的定向運輸。目前對VSD研究多限於少數雙子葉植物的儲藏蛋白，而對於水稻種子主要儲藏谷蛋白所含VSD研究尚未見報導。本研究從水稻穀蛋白GluA-2部分胺基酸缺失導致其胞內轉運受阻突變體入手，克隆GluA-2基因，對胺基酸缺失區域及其周圍胺基酸逐個缺失或置換，與GFP構建融合蛋白表達載體，利用原生質體轉化方法確定GluA-2中所含VSD的胺基酸,並決定其關鍵胺基酸，以期逐步揭示水稻穀蛋白胞內轉運、修飾和儲藏的遺傳調控機制，對高等生物的蛋白胞內運輸調控提出新的見解，具有重大的理論意義。同時對於實現水稻種子中外源蛋白定向運輸與定點儲藏，提高其表達和累積水平，促進水稻種子生物反應器產業化，以及培育保健功能性作物新品種等研究具有重要套用價值。
結題摘要
蛋白質從內質網向儲藏液泡運輸是由許多因子參與的複雜調控過程。蛋白必須含有液泡分選決定因子（VSD）才能與受體結合形成轉運小泡，實現由ER向儲藏液泡的定向運輸。目前對VSD研究多限於少數雙子葉植物的儲藏蛋白，而對於水稻種子主要儲藏谷蛋白所含VSD研究尚未見報導。本研究利用水稻穀蛋白GluA-2前體累積突變體EM1317為材料，解析其可能含有的VSD及其作用。EM1317突變體中谷蛋白前體增加，而成熟的酸性α-1亞基和鹼性β-1亞基缺失。序列分析結果表明，突變體中GluA-2基因的基因組DNA序列發生了一個由G變為A的單鹼基突變，致使其mRNA剪下位點發生改變，突變型GluA-2的mRNA缺少27個鹼基，其編碼的蛋白缺少9個胺基酸，其中6個胺基酸在所有的谷蛋白中高度保守。原生質體瞬時轉化試驗結果顯示，這6個保守胺基酸中任何一個缺失或置換的GluA-2均滯留在內質網。胚乳特異性表達結果表明，缺失這6個胺基酸的GluA-2，GluA-1和GluB-4在轉基因水稻胚乳中均以前體形式分布在內質網由來的PBI中。同樣，缺失其中任何一個保守胺基酸的GluA-2在轉基因水稻胚乳中也以前體形式分布在PBI中。這些結果表明，谷蛋白中保守的6個胺基酸對其由內質網向儲藏液泡轉運出起到決定性作用，是目前為止首次發現的谷蛋白內質網運出信號。
