淀粉占水稻 (Oryza sativa) 籽粒重量的75%,对谷类作物的产量和品质有很大影响。近年来,谷类作物淀粉代谢酶的功能研究取得了重大进展。除淀粉代谢酶外,一些具有淀粉结合域的非酶活性分子也在淀粉的生物合成中发挥重要作用。异淀粉酶1 (ISOAMYLASE 1, ISA1)是一种不能与淀粉结合的脱分支酶,通过去除多余的分支点参与淀粉的生物合成。然而,ISA1是如何作用于淀粉颗粒的尚不清楚。
突变体floury endosperm 9 (flo9)和isa1之间相似的表型缺陷让我们认为,负责flo9表型的目标蛋白LIKE EARLY STARVATION1 (OsLESV)可能通过与ISA1结合来调节水稻淀粉的生物合成。因此,我们研究了OsLESV是否是促进ISA1靶向淀粉的非酶分子。
我们确定水稻flo9突变体在淀粉生物合成和胚乳发育方面存在缺陷,与已报道的isa1突变体相似。FLO9编码一种与拟南芥(Arabidopsis thaliana) LESV同源的淀粉质体定位蛋白。在胚乳中复合淀粉粒形成起始需要OsLESV。OsLESV通过其C端富含色氨酸的区域直接与淀粉结合。我们证明了OsLESV与报道的非酶分子FLO6相互作用,并且任一基因的功能缺失都会损害ISA1对淀粉颗粒的结合。OsLESV与FLO6协同作用,调节淀粉生物合成和胚乳发育。我们的研究结果在水稻淀粉生物合成和胚乳发育过程中建立了非酶分子和ISA1之间的联系。
除了促进ISA1在淀粉颗粒上的定位,OsLESV可能在淀粉生物合成和胚乳发育中发挥其他功能。因此,在未来的研究中,通过鉴定其他未知分子可以帮助我们充分了解OsLESV在调节淀粉代谢中的生物学意义是非常重要的。
原文:Haigang Yan, Wenwei Zhang and Jianmin Wan
译者:Yuanlong Liu, TPC Assistant Features Editor
编辑:Zhaodong Hao, TPC Special Content Editor