Điều tiết hàm lượng protein trong hạt thóc nhờ gen OsAAP4 mã hóa amino acid permease của hệ gen cây lúa

 Điều tiết hàm lượng protein trong hạt thóc nhờ gen  OsAAP4 mã hóa amino acid permease của hệ gen cây lúa

Nguồn: Ming-Xin Li, Feng-Lin Huang, Jin-Hong Lin, Jia-Yi Qu, Guo-Feng Wan, Gen-Cai Song, Jing Zhao, Yan Peng, Zhen-Ning Teng, Ling Liu, Cheng Zheng, Hou-Xiong Wu, Ding-Yang Yuan, Mei-Juan Duan, Neng-Hui Ye & Shuan Meng. 2026. Regulation of grain protein content by the amino acid permease gene OsAAP4 in rice. Theoretical and Applied Genetics; January 28 2026; vol. 139; article 50

Protein của hạt gạo là tính trạng cực kỳ quan trọng cho giá trị phẩm chất gạo và phẩm chất dinh dưỡng, nhưng cơ chế vận chuyển nitrogen vô hạt gạo như thế nào vẫn chưa rõ. Nghiên cứu này nhằm mục đích chứng minh amino acid transporter OsAAP4 điều tiết sự tích tụ protein trong hạt gạo. OsAAP4 được biểu hiện trong giai đoạn đầy hạt (grain filling), tăng lên ở giai đoạn “mid-filling”. Phân tích đột biến lặn aap4 trong giống lúa Zhonghua11 và Nipponbare cho thấy năng suất hạt giảm đáng kể và hàm lượng protein của hạt gạo đã đánh bóng so với dòng nguyên thủy (wild-type). Hơn nữa, hạt của lúa đột biến có hàm lượng nitrogen thấp hơn đáng kể ở cả giai đoạn “filling” và giai đọan chín hạt. Phân tích hàm lượng amino acid cho thấy hầu hế amino acids trong hạt lúa đột biến aap4 đều thấp hơn đáng kể so với wild type. Phân tích hàm lượng nitrogen cho thấy đột biến aap4 có tác động rất nhỏ về hàm lượng nitrogen thực vật, như vậy, hàm lượng protein hạt giảm  của lúa đột biến aap4 do nó mất chức năng trong hạt thóc. Thí nghiệm theo phương pháp  “yeast heterologous complementation” cho thấy gen OsAAP4 có thể làm trung gian cho vận chuyển xuyên màngcủa những amino acids. Nghiên cứu sâu cho kết quả OsAAP4 có thể mã hóamột protein ở màng plasma  và biểu hiện ở bó mạch trong giai đoạn đầy hạt. Chú ý, sự biểu hiện mạnh mẽ gen OsAAP4 đồng thời tăng năng suất và tăng hàm lượng protein. Kết quả phân tích transcriptomic cho thấy OsAAP4 có thể ảnh hưởng đến tín hiệu hormone thực vật, sự hình thành protein tại ER, và nhiều tiến trình khác nhau của biến dưỡng amino acid trong hạt. Kết quả cho thấy OsAAP4 có thể có vai trò rất quan trọng trong chyển vị các amino acids vào hạt thóc, do đó, điều tiết được hàm lượng protein gạo.

Xem: https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-026-05158-0

Hình: phân tích promoter-GUS và biểu hiện gen OsAAP4.