****Plant J.揭示谷蛋白研究新进展

　　

生物通报道：来自南京农业大学生命科学学院，中国农业科学院等处的研究人员从分子水平揭示了引起水稻谷蛋白沉积部位发生突变的分子机理，阐述了该基因在谷蛋白运输积累中的地位，利用该突变体及其基因标记可为水稻蛋白品质改良提供材料和分子育种的基础。这一研究成果公布在著名学术刊物《The Plant Journal》（IF: 6.946）上。

文章的第一作者是王益华副研究员，通讯作者是万建民教授，万建民教授早年毕业于南京农业大学，1995年获日本京都大学遗传学博士学位，1999年3月被聘为教育部首届“****奖励计划”特聘教授，2000年1月回国。在南京农业大学历任生命科学和技术学院院长，农学院院长。

水稻种子在胚乳中积累大量的储藏蛋白，约占籽粒干重的8%—10%，其中谷蛋白占70%—80%，醇溶蛋白占18%—20%。提高种子的谷蛋白含量并降低种子的醇溶蛋白含量将会提高稻米的营养价值，但是对患有肾脏病和糖尿病的人来说，谷蛋白的大量吸收将会导致病情的恶化。因此，深入研究水稻储藏蛋白合成、积累的分子机制对培育满足不同人群需求的蛋白含量的水稻品种具有重要意义。

2009年万建民教授课题组在同一期刊上发表文章，报道了水稻液泡加工酶基因OsVPE1的克隆及功能研究，揭示了引起水稻谷蛋白前体巨增突变性状的分子机理。在这一基础上，研究人员通过对一个辐射诱变的水稻谷蛋白前体增加突变体gpa1的研究，发现突变体中胚乳细胞超微结构发生改变，其胚乳蛋白的分选存在普遍缺陷，不能正确沉积到蛋白体中。

研究人员通过图位克隆和功能分析，发现突变体和野生型间在一小G蛋白OsRab5a上发生了突变，突变体在第3个外元缺失了13nt，造成移码突变，蛋白翻译提前终止，导致其功能丧失，采用野生型OsRab5a基因转化突变体，可恢复gpa1的表型。这一基因定位于蛋白分选的重要系统前液泡区室PVC中（Prevacuolar compartment），其功能丧失导致谷蛋白被错误分选到胞外。该文首次报道了OsRab5a在水稻谷蛋白分选及胚乳细胞内膜系统组织中的重要作用。

这些研究为水稻蛋白品质改良提供材料和分子育种的基础，相关积累的分子机制对培育满足不同人群需求的蛋白含量的水稻品种具有重要意义。

（生物通：万纹）

原文摘要：

OsRab5a regulates endomembrane organization and storage protein trafficking in rice endosperm cells

Rice glutelins are synthesized at the endoplasmic reticulum (ER) as precursors (pro-glutelins), and are transported to protein storage vacuoles, where they are processed into mature proteins. The molecular basis of this process is largely unknown. Here, we report the isolation of a rice mutant, gpa1, that accumulates 57 kDa pro-glutelins in seeds and whose endosperm has a floury appearance. Transmission electron microscopy analysis showed that the gpa1 endosperm cells have an enlarged ER lumen and a smaller protein body II (PBII), and accumulated three types of newly generated subcellular structures. Moreover, a proportion of glutelins in the gpa1 endosperm cells were not delivered to PBII, and instead were mis-targeted to two of the newly generated structures or secreted. The gene corresponding to the gpa1 mutation was found to be OsRab5a, which encodes a small GTPase. In Arabidopsis protoplasts, OsRab5a protein was found to co-localize predominantly with AtVSR2, a molecular marker for the pre-vacuolar compartments (PVC). We conclude that OsRab5a plays an essential role in trafficking of storage protein to PBII, possibly as part of its function in organizing the endomembrane system in developing endosperm cells of rice.

作者简介：

万建民，男，1960年出生。博士，博士生导师,“****奖励计划”特聘教授，中国农业科学院一级岗位杰出人才。1982年毕业于南京农业大学农学专业，1985年获南京农业大学农学硕士学位，1995年获日本京都大学遗传学博士学位，1996年进入京都大学JSPS从事博士后研究，1997年1月就职于日本农林水产省农业研究中心，先后任研究员和主任研究员。1999年3月被聘为教育部首届“****奖励计划”特聘教授，2000年1月回国。在南京农业大学历任生命科学和技术学院院长，农学院院长。

2003年7月起，任中国农科院作物科学研究所所长。现兼任中国作物学会副理事长、中国作物学会分子育种分会主任委员、中国农业生物技术学会副理事长，作物生物技术分会理事长、中国遗传学会理事、中国植物学会常务理事、国家863专家、江苏省三项工程”水稻育种首席专家、江苏省品种审定委员会水稻组主任、中国农科院学术委员会委员、中国水稻所兼职研究员及学术委员会委员等职。

研究方向与主要研究内容：

主要从事水稻的基因定位、克隆和品种选育研究。重点围绕水稻品质、超高产、抗病虫、抗逆等性状，构建高密度新型分子标记图谱，开展相关新基因的精细定位、克隆和遗传转化，并进行水稻功能基因组学、蛋白质组学和生物信息学研究；建立和完善分子设计高效育种体系，与常规育种相结合，培育具有市场竞争力的优质水稻新品种。

主要研究成果与业绩：

2000年以来，获中国高校自然科学一等奖1项（2000），获中国农科院科技进步二等奖3项（2002~2004），获浙江省科技进步二等奖1项（2006），获江苏省科技进步二等奖1项（2007），申请专利及品种权23项，获得专利及品种授权8项。撰写专著3部，在国内外核心学术期刊发表论文200余篇，其中SCI论文50余篇。2001年获得中国农学会“全国优秀农业科技工作者”称号，江苏省人民政府授予“江苏省农业科技先进工作者”称号，2002年获得“江苏省有突出贡献中青年专家”称号，2003年获得江苏省“五一劳动奖章”，2005年获得国务院特殊津贴和“农业部有突出贡献中青年专家”称号。2006年被评为人事部“新世纪百千万人才工程”国家级人选。