1月24日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所萬建民院士領(lǐng)銜的科研團隊與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻所合作鑒定了水稻淀粉生物合成的關(guān)鍵調(diào)控因子OsLESV，闡明了其通過調(diào)控淀粉合成關(guān)鍵酶靶向淀粉顆粒運輸?shù)姆肿訖C制，為稻米品質(zhì)的遺傳改良提供了重要基因資源和理論依據(jù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物細胞（The Plant Cell）》上。

 

　　淀粉是稻米籽粒中最主要的儲藏物質(zhì)，約占水稻籽粒干重的90%，是決定水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。淀粉主要由直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類型的葡聚糖組成，其中支鏈淀粉約占淀粉重量的75–80%。目前，淀粉生物合成過程中的關(guān)鍵酶編碼基因已經(jīng)被悉數(shù)克隆，相關(guān)基因的優(yōu)異等位變異也已經(jīng)廣泛應(yīng)用在水稻品質(zhì)改良中，但對淀粉的生物合成調(diào)控機制仍知之甚少。因此，挖掘儲藏淀粉合成關(guān)鍵調(diào)控基因，闡明淀粉生物合成的分子網(wǎng)絡(luò)對稻米品質(zhì)遺傳改良具有重要意義。

 

　　科研團隊鑒定到一個水稻粉質(zhì)胚乳突變體flo9，與野生型相比，該突變體存在嚴重的胚乳發(fā)育缺陷，表現(xiàn)為胚乳中心區(qū)域空洞，中間區(qū)域粉質(zhì)。圖位克隆和互補實驗證實，F(xiàn)LO9編碼植物中特有的非酶蛋白OsLESV。亞細胞定位實驗證實，OsLESV定位在胚乳造粉體基質(zhì)和淀粉顆粒上。OsLESV體外具有結(jié)合淀粉的能力。進一步研究發(fā)現(xiàn)，OsLESV可以與支鏈淀粉合成關(guān)鍵酶ISA1互作，OsLESV功能缺失導(dǎo)致ISA1在淀粉顆粒上的定位減少。此外，研究還發(fā)現(xiàn)OsLESV可以與團隊前期鑒定的淀粉合成關(guān)鍵調(diào)控因子FLO6互作，二者構(gòu)成一個功能模塊，協(xié)同調(diào)控水稻胚乳中儲藏淀粉的合成和胚乳發(fā)育。該研究豐富了人們對淀粉生物合成調(diào)控的新認知，為稻米品質(zhì)的遺傳改良提供了重要基因資源和理論依據(jù)。

 

　　作科所客座研究生燕海剛博士、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張文偉副教授和王益華教授為論文的共同第一作者，萬建民院士和任玉龍研究員為本文的通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　全文鏈接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae006