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（通讯员 金成）必需氨基酸（essential amino acid, eaa）是人体不能合成，只能从食物中获取的一类氨基酸。水稻作为世界上最重要的粮食作物之一，但是稻米中必需氨基酸含量并不能满足人们的膳食需求，水稻必需氨基酸含量同时也是影响稻米营养品质的重要因素。然而，目前水稻籽粒必需氨基酸积累及其自然变异的分子机制仍不清楚。

近日，罗杰团队在molecular plant (if=21.9)上在线发表题为“natural variations of osaux5, a target gene of oswrky78, control the contents of neutral essential amino acids in rice grains” 的研究论文。该研究利用全基因组关联分析(gwas)鉴定到控制水稻籽粒多种eaa积累的关键基因osaux5，为水稻营养品质改良提供了重要基因资源。

进化树分析显示，osaux5属于生长素转运蛋白家族 (aux/lax family)的成员。研究表明，osaux5编码一个质膜定位的氨基酸转运蛋白，osaux5的表达水平与水稻不同品种籽粒中多种eaa（缬氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸）含量显著相关 （图 1），且籼稻品种中osaux5的表达量要显著高于梗稻品种。

图1 osaux5的定位与鉴定

进一步研究显示，osaux5主要在根、叶片、穗和节 （包括节i-v和穗节）的维管组织中表达，参与根中中性氨基酸的吸收以及叶片向种子中氨基酸的运输过程 （图2）。

图2 osaux5的组织表达模式分析

序列分析显示，大多数梗稻品种osaux5启动子区域都包含有一个18 bp的indel序列插入，导致其上游调控因子oswrky78对osaux5 的激活能力变弱，进而导致梗稻品种中osaux5的表达量较低（图3）。作者对籼稻和梗稻osaux5等位基因（两个不同等位基因型）的分布和来源进行分析，发现粳稻的osaux5等位基因型来源野生稻（or-iii），而籼稻的osaux5等位基因型来自野生稻（or-i），进一研究显示梗稻中的osaux5等位基因型受到了选择（图3）。将籼稻品种的osaux5等位基因引入粳稻品种中可以显著增加粳稻籽粒中eaa含量，同时不影响其它农艺性状表型。

图3. oswrky78-osaux5调控水稻籽粒eaa积累的模式图

综上所述，该研究鉴定到控制水稻籽粒eaa积累的关键基因osaux5，揭示了oswrky78-osaux5调控水稻籽粒eaa积累的分子机制，为培育富含高eaa的水稻品种提供可能性。

海南大学热带作物学院施宇恒、张园园和孙阳阳博士为论文的共同第一作者，金成研究员和罗杰教授为论文的共同通讯作者。华中农业大学陈伟教授和德国马普研究所alisdair r. fernie教授也参与了该研究工作。该研究得到国家自然科学基金，海南省重点研发计划等项目资助。