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植物种子中储存着大量的贮藏蛋白，可以在种子萌发时给幼苗提供营养物质。谷蛋白是水稻种子中含量最高的贮藏蛋白，占种子中总蛋白的70％以上。谷蛋白首先在胚乳细胞中的内质网上以57kDa前体的形式合成，经过复杂的囊泡运输过程，转运到蛋白质贮藏液泡中。在那里谷蛋白前体在液泡加工酶的作用下水解成为40kDa酸性亚基和20kDa碱性亚基，最终聚集形成二型蛋白质贮藏体。 谷蛋白前体增加突变体可以帮助我们阐明该蛋白从内质网到蛋白质储藏液泡的蛋白质运输途径。本研究系统的研究了一个新的谷蛋白前体增加突变体-gpa2的突变机理，为进一步全面阐明谷蛋白转运途径奠定了基础，主要研究内容如下: (1)gpa2突变体是一个新的57kDa谷蛋白前体增加突变体，其种子中积累了大量的谷蛋白前体，淀粉和蛋白的积累量显著降低，千粒重下降，胚乳中淀粉粒排列疏松，种子呈现出不透明的表型。 (2)我们研究发现水稻谷蛋白合成后会运输到高尔基体中并形成致密囊泡。大量的透射电镜观察发现，野生型中致密囊泡可以直接与蛋白贮藏液泡融合。gpa2突变体中致密囊泡的形成过程没有受到影响，但致密囊泡的转运发生错误，谷蛋白被错误地分泌到胞外，造成二型蛋白质贮藏体变小，谷蛋白在胞外空间内大量聚集，与细胞壁类物质一起形成了大量的PMB结构，谷蛋白前体不能被有效剪切，从而在细胞中积累。 (3)图位克隆及转基因互补验证试验表明，Gpa2编码一个全长为480个氨基酸的蛋白，含有VPS9结构域，将该基因命名为OsVPS9a。gpa2在第三个外显子上发生了单碱基的颠换，导致翻译提前终止。蛋白质免疫印迹实验显示，gpa2突变体中不合有OsVPS9a（包括截短的形态）蛋白，是一个功能丧失的突变体。OsVPS9a可以与水稻中的Rab5家族成员发生互作，是该小G蛋白家族的鸟嘌呤交换因子。在转基因水稻根尖细胞中，OsVPS9a-GFP主要定位在MVB的膜上。 (4)vps9arab5a双突变体中谷蛋白前体积累量比单突变体高，两突变基因具有加性效应。OsVPS9a与OsRAB5a协同调控了装载着谷蛋白的致密囊泡向PSV的定向运输及/或融合的过程。