《水稻胚乳特異表達蛋白U496A在籽粒灌漿過程中的作用研究》是依託揚州大學，由呂冰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻胚乳特異表達蛋白U496A在籽粒灌漿過程中的作用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂冰
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻U496A是一個功能未知的膜整合蛋白。結構預測表明OsU496A具有類似動物整合素的蛋白結構和較保守的同源序列。作為質膜上介導胞外基質-質膜-細胞骨架連續體的中間成員，整合素在動物細胞的增殖、粘附和凋亡中起著重要的作用。在水稻籽粒灌漿過程中，胚乳細胞的增殖、發育、凋亡過程與細胞壁、質膜（尤其是起聯接作用的膜蛋白）和細胞骨架關係密切，但不清楚這三者是如何協同調控胚乳發育的。前期研究結果表明，OsU496A特異表達在稻粒胚乳部位，參與了水稻籽粒充實過程的調控。本項目擬以OsU496A干擾表達和過表達轉基因水稻株係為試驗材料，比較研究各轉基因水稻株系間與籽粒灌漿相關的表型和生理生化變化，並構建OsU496A相互作用蛋白網路，以期闡明水稻U496A蛋白在籽粒灌漿過程中的作用，尤其是其介導的細胞壁-質膜-細胞骨架連續體在稻粒胚乳發育和籽粒充實過程中的作用，為進一步提高水稻的產量和品質奠定基礎。
結題摘要
水稻籽粒灌漿過程是稻米產量形成和品質構建的關鍵階段。此過程受包括生長素和細胞分裂素在內的多種植物激素的調控，其生理和分子機理的探究一直是研究的重點和難點。水稻籽粒灌漿過程實質是同化物（主要是糖類物質）向籽粒胚乳輸送和累積的過程。作為一個在水稻胚乳中特異性表達的未知功能蛋白，OsU496A很可能參與了水稻籽粒灌漿過程的調控。以OsU496A干擾表達和過表達轉基因水稻株係為材料的研究結果表明，OsU496A-RNAi水稻穎果變小，籽粒長度顯著變短，粒重顯著降低；而OsU496A-OX籽粒則表現為穎果增大，粒長變長，粒重顯著增加。相應地，不同OsU496A轉基因水稻籽粒中可溶性糖和澱粉含量，蔗糖－澱粉轉化關鍵酶的表達水平和活性也出現了差異。進一步研究表明，OsU496A參與了水稻籽粒內IAA的合成與運輸過程以及細胞分裂素的氧化分解過程，導致籽粒內IAA和CTK含量增加，進而參與了IAA和CTK介導的籽粒灌漿過程。並且，外源IAA和6-BA處理可促進野生型水稻籽粒灌漿過程中OsU496A的表達。與野生型相比，外源激素處理可顯著增加OsU496A-RNAi籽粒重量，而對OsU496A-OX籽粒增重不明顯。水稻籽粒灌漿動態分析表明，外源激素處理顯著提高了OsU496A-RNAi和野生型水稻最大灌漿速率Gmax，同時顯著縮短了OsU496A-RNAi籽粒活躍灌漿期D和達到最大灌漿速率的時間Tmax，從而顯著地提高其灌漿效率。進一步分析表明，OsU496A可通過參與生長素和細胞分裂素對蔗糖－澱粉轉化關鍵酶（特別是SuS和SSS）的表達和活性的調控，影響蔗糖的轉化與澱粉合成，進而調控水稻籽粒灌漿進程。此外，酵母雙雜交實驗結果表明，OsU496A與E3泛素連線酶ARI2間存在相互作用。推測OsU496A可能是通過與E3泛素連線酶互作，促進IAA轉錄抑制因子的降解，從而激活生長素轉錄因子，引起下游生長素調控基因的表達，從而正向調控水稻籽粒灌漿進程；另一方面，OsU496A可通過抑制細胞分裂素氧化酶基因的表達，從而增加了籽粒內細胞分裂素含量，進而正向調控細胞分裂素介導的水稻籽粒灌漿過程。本研究初步探明了OsU496A在生長素和細胞分裂素調控的水稻籽粒灌漿過程中的作用，可為進一步解析OsU496A的功能，揭示水稻籽粒灌漿的生理和分子機制以及提高稻米的產量和品質奠定基礎。
