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肌醇磷脂依赖的磷脂酶C(PI-PLC,简称PLC)是肌醇磷脂信号系统中的一个关键酶,它水解PIP<,2>(Phosphatidylinositol bisphosphate)生成两个第二信使分子,1,4,5-三磷酸肌醇(IP<,3>)和二酰甘油(DAG),通过这两个信使分子调节一系列蛋白的活性,如酶、受体、转运蛋白、细胞骨架成分等,从而在细胞的生长、增殖、代谢、分泌和收缩的信号转导中起作用。研究表明,植物PLC基因在植物对外界刺激如渗透、胁迫、ABA、光、重力、病原侵染、授粉以及缺氧等的应答和生理过程中起作用。拟南芥基因组测序工作完成后,序列信息表明拟南芥中可能存在14种不同的PLC和类PLC亚型的基因。研究不同PLC亚型参与调节的生理过程,可以为PLc的功能研究和作用机制的探讨提供重要的依据。
本试验以来自salk库中的拟南芥PLC一个亚型的基因(AtPLC14)缺失突变体为材料,以野生型拟南芥为对照,检测到了突变体中花粉萌发过程和果实成熟过程生理表型的变化,为该PLC亚型参与花粉萌发和生长的过程提供了分子水平的invivo证据。
首先用PCR的方法筛选鉴定了来自salk库的拟南芥AtPLC14的T-DNA插入突变纯合体,并通过RT-PCR检查证实该突变体AtPLC14基因表达缺失;以野生型拟南芥(Columbia生态型)做对照,检测了突变体花粉的表型和萌发特征,发现AtPLC14的缺失突变体花粉活力下降,其萌发率比野生型下降了约30%,花粉管生长速度延迟约8小时,并且长角果成熟延迟7~9天,收获率降低48.2%;其次构建了一系列相关载体并进行了拟南芥的遗传转化,发现将AtPLc14的cDNA重新转到突变体后,突变表型得到恢复,且GuS报告基因的表达证实AtPLC14基因在花粉里有较高的表达。上述试验数据表明,拟南芥AtPLC14亚型参与了对花粉萌发与花粉管生长的调节,并影响了拟南芥长角果的发育。这些结果为进一步研究AtPLC14的作用机制奠定了基础。