拟南芥AtPAT-PLA-IIIδ基因在非生物胁迫中的功能研究

拟南芥AtPAT-PLA-IIIδ是磷脂酶基因家族的成员。在我们前期的研究中发现该基因的T-DNA插入突变体能明显增强植株耐受高温、低温、高盐和干旱等胁迫的能力。在此基础上，本研究准备系统比较该基因的突变体、遗传互补转化植株、超量表达材料、RNAi转化植株和野生型拟南芥等材料在多种非生物胁迫条件下的表型差异；并开展目标基因的组织表达、胁迫诱导表达分析以及目标蛋白质的亚细胞定位，客观评价该基因在应对非生物胁迫逆境中的功能。同时，对单基因和双基因突变体材料进行胁迫表型鉴定和表达分析，明确胁迫时该基因与PLDα和PLDδ的调控关系。此外，对目标基因进行酶活性分析，确定该蛋白的水解特性。利用芯片技术对胁迫条件下的突变体和野生型材料进行全基因组的表达谱分析，对其中重要的差异表达基因进行验证，揭示AtPAT-PLA-IIIδ基因应对多种非生物胁迫的信号调控网络，为在植物抗逆中有效利用该基因奠定基础。

拟南芥AtPAT-PLA-IIIδ是磷脂酶基因家族的成员，在前期研究中发现该基因的突变体能够增加植株耐受非生物胁迫的能力。为明确该基因的功能，本研究创建了AtPAT-PLA-IIIδ的超量表达材料、遗传互补材料、启动子驱动GUS表达材料等，对目标基因的组织表达特性、蛋白质的亚细胞定位、酶的活性、正常和非生物胁迫条件下的表型及基因表达进行了分析。主要结果如下：.1）Real-time PCR和GUS染色分析发现该基因主要在根部表达；2）蛋白质的亚细胞定位分析表明该基因的蛋白质定位于细胞膜上；.3）原核表达蛋白的酶活分析表明该基因能够在sn-1和sn-2位水解磷脂产生自由脂肪酸和溶血磷脂；.4）在正常生长条件下，突变体和超量表达材料在形态学和细胞学水平上相对于野生型都出现了一些显著的表型变化，揭示该基因参与植株形态调控；.5）AtPAT-PLA-IIIδ基因的突变体具有耐Nacl胁迫和热胁迫等非生物胁迫的能力，基因表达分析发现该基因在热胁迫条件下影响了一些参与热胁迫响应的重要转录因子的表达；.6）拟南芥全基因组表达谱芯片分析发现AtPAT-PLA-IIIδ基因的超量表达材料中有814个基因较野生型有2倍以上的差异表达，利用RT-PCR初步验证了芯片结果的可靠性，GO分析表明AtPAT-PLA-IIIδ基因可能通过影响细胞壁的代谢相关基因和激素响应相关基因的表达发挥功能。.以上结果较为系统地揭示了AtPAT-PLA-IIIδ基因的功能，为进一步在植物中利用该基因奠定了理论基础。