來自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等處的研究人員從分子水平揭示了引起水稻谷蛋白沉積部位發(fā)生突變的分子機(jī)理，闡述了該基因在谷蛋白運(yùn)輸積累中的地位，利用該突變體及其基因標(biāo)記可為水稻蛋白品質(zhì)改良提供材料和分子育種的基礎(chǔ)。這一研究成果公布在著名學(xué)術(shù)刊物《The Plant Journal》（IF: 6.946）上。

文章的第一作者是王益華副研究員，通訊作者是萬(wàn)建民教授，萬(wàn)建民教授早年畢業(yè)于南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，1995年獲日本京都大學(xué)遺傳學(xué)博士學(xué)位，1999年3月被聘為教育部首屆“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授，2000年1月回國(guó)。在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)歷任生命科學(xué)和技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)，農(nóng)學(xué)院院長(zhǎng)。

水稻種子在胚乳中積累大量的儲(chǔ)藏蛋白，約占籽粒干重的8%—10%，其中谷蛋白占70%—80%，醇溶蛋白占18%—20%。提高種子的谷蛋白含量并降低種子的醇溶蛋白含量將會(huì)提高稻米的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但是對(duì)患有腎臟病和糖尿病的人來說，谷蛋白的大量吸收將會(huì)導(dǎo)致病情的惡化。因此，深入研究水稻儲(chǔ)藏蛋白合成、積累的分子機(jī)制對(duì)培育滿足不同人群需求的蛋白含量的水稻品種具有重要意義。

2009年萬(wàn)建民教授課題組在同一期刊上發(fā)表文章，報(bào)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體巨增突變性狀的分子機(jī)理。在這一基礎(chǔ)上，研究人員通過對(duì)一個(gè)輻射誘變的水稻谷蛋白前體增加突變體gpa1的研究，發(fā)現(xiàn)突變體中胚乳細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其胚乳蛋白的分選存在普遍缺陷，不能正確沉積到蛋白體中。

研究人員通過圖位克隆和功能分析，發(fā)現(xiàn)突變體和野生型間在一小G蛋白OsRab5a上發(fā)生了突變，突變體在第3個(gè)外元缺失了13nt，造成移碼突變，蛋白翻譯提前終止，導(dǎo)致其功能喪失，采用野生型OsRab5a基因轉(zhuǎn)化突變體，可恢復(fù)gpa1的表型。這一基因定位于蛋白分選的重要系統(tǒng)前液泡區(qū)室PVC中（Prevacuolar compartment），其功能喪失導(dǎo)致谷蛋白被錯(cuò)誤分選到胞外。該文首次報(bào)道了OsRab5a在水稻谷蛋白分選及胚乳細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)組織中的重要作用。

這些研究為水稻蛋白品質(zhì)改良提供材料和分子育種的基礎(chǔ)，相關(guān)積累的分子機(jī)制對(duì)培育滿足不同人群需求的蛋白含量的水稻品種具有重要意義。