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水稻Waxy(Wx)基因编码的OsGBSS1(颗粒结合淀粉合成酶1,2.4.1.242)负责水稻胚乳中直链淀粉的合成。直链淀粉含量的高低在影响种子的透明度的同时影响着米粉的胶稠度和糊化温度,并最终影响蒸煮食用品质。 前人对Wx的表达调控研究主要侧重于转录和转录后水平,而从蛋白质水平直接调节OsGBSS1活性的报道却极少。 我们的研究发现,OsGBSS1在水稻胚乳中可以形成寡聚体,而聚合化的OsGBSS1酶活被大幅提升。同时我们还发现,伴随水稻种子的不同发育时期,OsGBSS1存在单体与寡聚体之间转换的平衡机制。 氧化还原势是影响OsGBSS1寡聚化水平及其酶活水平的重要因子。而在同时,作为参与碳链延伸的葡萄糖单元的直接供体,腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG)同样会影响这一比例,而且其调控是浓度依赖型的。磷酸化修饰在OsGBSS1的自身寡聚化中也扮演着很重要的角色,有丝分裂原促进蛋白质激酶(MAPK)和ATP作用下OsGBSS1的寡聚化水平提高,同时伴随酶活水平的极大提高,相反在蛋白磷酸酶(PPase)处理下,OsGBSS1的活性会降低。 同时为分析OsGBSS1蛋白质序列中重要氨基酸位点对其酶活性的贡献,我们将OsGBSS1与同源酶进行序列比对,并结合OsGBSS1蛋白结构的同源模拟生物信息学分析,选择了8个氨基酸位点进行定点突变,并将构建的定点突变载体转化糯稻受体。对转基因纯合株系中的OsGBSS1比酶活及直链淀粉含量(Amylose content,AC)分析表明,我们所选择的这些氨基酸位点对OsGBSS1酶活具有不同程度的影响。 我们的研究为从蛋白水平上研究OsGBSS1的功能行使机制提供了一条新的思路,同时也为运用基因工程技术精细改良水稻的食用品质提供了新的方法。我们的这些研究发现和方法改进或许会为水稻食用品质的改良提供新的思路。