近日，Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表中國水稻所水稻品質(zhì)遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊題為“OsPK2 encodes a plastidic pyruvate kinase involved in rice endosperm starch synthesis, compound granule formation and grain filling”的研究論文。該研究成功克隆了水稻質(zhì)體丙酮酸酶基因OsPK2，證明該基因在水稻胚乳淀粉合成、淀粉復(fù)合顆粒發(fā)育及籽粒灌漿過程中起著重要的作用，為水稻品質(zhì)遺傳改良提供了重要理論基礎(chǔ)。

該研究以從中花11突變體庫中篩選到的一個穩(wěn)定遺傳的堊白突變體ospk2為研究對象，發(fā)現(xiàn)突變體種子粒寬、粒厚、千粒重及單株產(chǎn)量顯著降低。突變體ospk2胚乳中復(fù)合淀粉顆粒的形成及造粉體發(fā)育存在明顯異常，同時ospk2的稻米品質(zhì)發(fā)生明顯改變，總淀粉、直鏈淀粉含量顯著降低，脂肪含量顯著增加。此外，突變體ospk2種子不耐貯藏，陳化后發(fā)芽率顯著降低。通過遺傳學(xué)以及分子生物學(xué)等手段發(fā)現(xiàn)突變體表型由一個編碼質(zhì)體定位的丙酮酸激酶基因OsPK2突變導(dǎo)致。OsPK2（PKpα1）可以與其他三個質(zhì)體丙酮酸激酶形成異源復(fù)合體，同時在突變體種子和葉片中以及突變基因表達(dá)蛋白的丙酮酸激酶酶活顯著降低。另外，ospk2突變體內(nèi)多重代謝途徑（淀粉合成、脂肪酸合成、糖酵解途徑等）中的相關(guān)基因表達(dá)發(fā)生明顯變化。該研究進(jìn)一步補(bǔ)充與完善了水稻胚乳淀粉合成的分子遺傳機(jī)理。

該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、國家科技重大專項(xiàng)的資助。博士研究生蔡怡聰和李三峰助理研究員為文章的共同第一作者，胡培松研究員和魏祥進(jìn)副研究員為共同通訊作者。