万建民课题组在稻米蛋白品质研究中取得新进展

万建民教授课题组最近在国际著名植物学权威刊物《The Plant Cell》在线发表研究论文“GLUTELIN PRECURSOR ACCUMULATION3 Encodes a Regulator of Post-Golgi Vesicular Traffic Essential for Vacuolar Protein Sorting in Rice Endosperm”(http://www.plantcell.org/content/early/2014/01/31/tpc.113.121376）。该论文第一作者为任玉龙博士、王益华副教授和刘峰博士，通讯作者为万建民教授。

杂交稻的成功推广在很大程度上解决了世界人口剧增带来的吃饭问题，然而随着人们生活水平的不断提高，培育高品质、高营养价值以及各类功能性水稻显得越来越重要。水稻种子贮藏蛋白作为稻米中的第二大类营养物质，在很大程度上决定了稻米的品质和营养价值。为此，该课题组以稻米中的谷蛋白（占贮藏蛋白的70%-80%）作为研究对象，对其合成、转运以及沉积过程进行了细致的研究。

前人研究表明，谷蛋白经由致密囊泡（Dense Vesicle，DV）介导的途径转运到液泡中进行贮藏，但对DV定向运输的分子机理知之甚少。该课题组通过大量筛选获得了一批水稻谷蛋白前体异常积累的突变体，其中一份命名为gpa3（glutelin precursor accumulation3）。细胞学研究发现，该突变体中运输谷蛋白的DV发生错误分选，导致谷蛋白以前体形式大量积聚；图位克隆揭示该基因编码一个植物特有的含有Kelch-repeat基序的蛋白质GPA3；后续的功能研究发现，GPA3蛋白可与本课题组报道的小G蛋白GPA1/Rab5a和它的上游激活因子GPA2/VPS9a形成一个功能蛋白复合体，协同调控DV到液泡的定向转运（见下图）。

该研究成果是万建民教授课题组在《The Plant Journal》和《Molecular Plant》相继报道OsVPE1、GPA1/Rab5a和GPA2/VPS9a蛋白调控水稻谷蛋白切割/分选后，在阐述DV介导的谷蛋白后高尔基体分选途径的又一重要进展，从细胞生物学和分子遗传学的角度阐明了植物特有的调控因子GPA3在水稻谷蛋白定向分选过程中的关键作用，为进一步改良稻米蛋白品质奠定了重要基础，也彰显了该课题组在水稻谷蛋白研究领域的国际领先地位。

上述研究由中国农业科学院作物科学研究所和南京农业大学作物遗传和种质创新国家重点实验室合作完成。后期工作还与香港中文大学生科院等单位合作，研究得到了国家转基因重大专项和国家自然科学基金等项目的资助。