系统研究水稻自噬结合蛋白基因家族在氮素再循环利用中的作用

体内营养(尤其是蛋白中的氮和碳)再循环利用是影响植物生长发育、营养逆境下生存、作物经济性状形成的重要过程之一。蛋白再循环的前提是需要蛋白降解成氨基酸或寡肽。蛋白降解的主要途径有：特异性的泛素化途径(ubiquitin pathway)，和非特异但高通量的自噬途径(autophagy)。本项目将通过基因组学、转录组学、利用水稻插入突变体与构建转基因水稻、结合同位素示踪等传统作物生理学方法。系统研究水稻基因组中：(1) 22个自噬结合蛋白基因家族成员在蛋白降解中怎样发挥作用？(2) 它们在水稻氮素再循环利用中的作用机制；(3) 构建自噬结合蛋白基因与寡肽运输基因双突变体，研究自噬与自噬产物运输的相互关系。从而全面了解水稻体内营养(尤其是氮素)在体内再移动和再利用中的分子机理。并从营养再循环利用角度为水稻分子设计育种提供理论指导，为水稻种植过程中提高氮肥等的施用效率提供策略依据与措施。

自噬是细胞内大分子物质降解的主要方式之一，参与植物生长发育、抗逆及植物体内氮素的再循环利用，并影响经济性状形成等起重要作用。然而对其与植物生长发育的关系研究则较少，也不明确其作用机制和在分子育种中的价值。. 通过本项目的研究，取得了较好的进展。. 1、系统的分析了水稻基因组中的自噬基因家族基因，发现水稻基因组中至少有33个自噬相关基因，它们可以分了13个亚家族，对应的自噬过程，并发现6个基因存在选择性剪接。这些基因的表达规律存在组织与逆境条件下表达模式与规律的差异性。. 2、通过对OsATG8b详细研究发现：异源酵母表达表明OsATG8b确实参与水稻自噬体的形成，osatg8b水稻突变体生长较慢，自噬体较少，结实与种子大小受到影响，叶片黑暗诱导的蛋白降解变慢等，说明OsATG8b影响N再循环而影响N的再利用。OsATG8基因同时参与水稻对重金属镉的抗性，其可互补酵母的Cd抗性缺失。. 3、分析了水稻ATG8亚家族7个基因的表达、自噬功能、参与抗逆性的作用。. 4、发表1篇研究论文，培养2名博士，其中1名博士即将毕业，另1名将继续从事这一研究。