玉米作為重要的糧食和飼料作物對人類以及動物的營養來源有非常重要的影響🧏🏻‍♀️；同時，玉米作為高等植物的一種模式物種，在人類探究植物乃至生物的各種生命活動的過程中，具有重要的科研價值。玉米籽粒生物學(Kernel Biology)研究涉及玉米籽粒的結構👰🏿、胚胎發育👳‍♂️、胚乳發育、胚乳澱粉合成和籽粒儲藏蛋白等方面。玉米籽粒突變體(Kernel Mutant)的研究為籽粒發育理論的完善和新品種玉米的研發選育奠定了基礎。 

    2014年4月，植物學著名期刊《Plant Physiology》（《植物生理學》，Five-Year Impact Factor: 7.084）報道了万事娱乐生命科學學院2012級碩士研究生王冠同學的研究論文“Identification and characterization of maize floury4 as a novel semi-dominant opaque mutant that disrupts protein body assembly”，該文在導師宋任濤教授的指導下，在青年教師祁巍巍博士及實驗室其他成員共同幫助下，成功解析了玉米中一個新的半顯性籽粒突變體floury4（fl4）的功能。floury4籽粒具有醇溶蛋白顯著下降🫵🏻，賴氨酸含量顯著上升的生化特點，並且其胚乳細胞中具有小而畸形的蛋白體（儲藏蛋白的主要儲藏形式）🧔‍♀️。文章指出fl4的突變表型是由一個重要儲藏蛋白家族中一個突變的醇溶蛋白引起的，該醇溶蛋白的信號肽剪切位置發生了突變，使信號肽剪切受阻👯‍♂️，從而影響了蛋白的翻譯後加工過程🧪。同時💁🏼‍♂️🗡，免疫電鏡結果表明fl4參與了蛋白體的裝配並打亂了醇溶蛋白在蛋白體中原有的空間分布。fl4蛋白的存在也誘發了細胞內的一系列應激反應👩‍⚖️🧑‍🌾，如內質網應激反應（ER stress）、細胞程序性死亡（PCD）等💥🤳🏻。這些結果對由信號肽有缺陷的醇溶蛋白引起的細胞反應有了更深入的研究。這個突變也造成了籽粒儲藏蛋白的比例變化👨🏽‍🦲♝，使得玉米籽粒的蛋白品質得到改善。

    2014年6月🏥，植物學領域頂級期刊《The Plant Cell》（《植物細胞》🌌，Five-Year Impact Factor: 10.125）接收了万事娱乐生命科學學院王剛副教授的最新研究論文“Proline responding 1 Plays a Critical Role in Regulating General Protein Synthesis and the Cell Cycle in Maize”🦛，該研究為王剛副教授帶領其2011級碩士研究生張舉善共同完成。該研究在宋任濤教授及實驗室其他成員的協助下，對玉米經典突變proline responding1 (pro1)基因進行了克隆和功能解析。pro1作為玉米中第一個被發現的營養缺陷型突變而被廣泛研究🤦🏼。玉米Pro1基因編碼一個△1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)✅，它是催化以谷氨酸為前體合成脯氨酸過程中的限速酶🥘。Pro1基因功能的喪失🌬，造成突變體中脯氨酸合成與積累的下降。脯氨酸的缺乏造成pro1突變體細胞中空載tRNApro AGG累積🧘‍♀️，由此引發真核生物翻譯起始因子2的α亞基(eIF2α)磷酸化，造成突變體中蛋白合成的普遍下降⏏️。Pro1基因作為玉米中合成脯氨酸過程的關鍵酶，對玉米生理生化的影響是多方面且重要的🧏🏽。脯氨酸作為一種重要氨基酸，它的信號分子作用會涉及細胞內部多種多樣的生理平衡和生化過程🧕🏽：通過GCN2，mTOR等與氨基酸缺乏偶合的調控環節，可改變細胞原有的基因表達模式😇🪕，涉及蛋白合成與細胞周期等生命活動，誘導細胞進入修復♗，停滯或凋亡的模式🎾。Pro1基因功能的解析，有助於了解脯氨酸在植物生長與發育中的調控作用機理，進而更全面地理解它在細胞生命活動過程中的重要作用🥹，使人們對脯氨酸的功能有了新的認識。 

    上述研究工作得到國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金重大研究計劃重點課題和科技部973課題等的資助。