万建民院士团队鉴定调控水稻胚乳发育的重要因子FLO18

水稻是我国最重要的粮食作物之一，其胚乳发育决定了稻米的品质和产量。因此解析水稻胚乳发育的遗传和分子调控机制具有重要的理论和应用价值。尽管目前已经克隆了一些影响水稻胚乳发育和淀粉合成的基因，但考虑到胚乳发育的复杂性，人们对其认知仍然比较浅显。因此，进一步挖掘新的调控因子，全面解析水稻胚乳发育的分子调控网络，对稻米食味品质的遗传改良具有重要的理论意义和应用价值。

PPR蛋白（Pentatricopeptide repeat）是植物中最大的蛋白家族之一，在转录后水平参与RNA结合和细胞器RNA代谢的调控。尽管目前已经有一些PPR蛋白参与调控水稻胚乳发育的报道，但大多数PPR蛋白调控胚乳发育的分子机制仍不清楚。

JIPB近日在线发表了万建民院士团队题为“Rice FLOURY ENDOSPERM 18 encodes a pentatricopeptide repeat protein required for 5′ processing of mitochondrial nad5 mRNA and endosperm development”的研究论文。该研究发现水稻线粒体定位的P型PPR蛋白参与线粒体nad5基因mRNA的5′末端加工，进而影响线粒体功能和水稻胚乳发育。

flo18突变体的表型

研究人员从宁粳3号的MNU（N-methyl-N-nitrosourea）诱变突变体库中筛选获得了一个胚乳发育异常的突变体，命名为floury endosperm 18 (flo18)，该突变体在水稻生殖和营养发育方面均存在缺陷。细胞学观察显示flo18突变型发育胚乳中淀粉颗粒变小，同时伴随糊粉层发育异常。图位克隆和亚细胞定位研究证实，FLO18编码一个线粒体定位的P型PPR蛋白。flo18突变导致线粒体呼吸电子传递链中复合物I的组装减少，线粒体超微结构异常，同时ATP合成受阻。进一步研究发现，FLO18功能缺失会导致线粒体nad5基因mRNA 5′末端加工缺陷。综上所述，该研究证实FLO18在调控线粒体功能和水稻胚乳发育中发挥重要作用。

南京农业大学于鸣洲博士生，巫明明博士，王益华教授以及中国农业科学院作物科学研究所任玉龙研究员为本文的共同第一作者，万建民院士为本文的通讯作者。该研究得到了国家转基因重大专项、中国农业科学院农业科技创新工程、中央高校基础研究基金、江苏省研究生科研与实践创新计划等项目的资助。