内质网(Endoplasmic Reticulum，简称ER)是广泛存在于真核细胞中的一类细胞器，由相互连通的片状(sheet)或管状(tubule)膜系统组成。ER起始于核膜，向外延伸至细胞膜形成复杂的网状结构。ER在细胞内膜系统中起着核心的作用，其在蛋白质合成及转运、脂类合成、钙储存等细胞学过程中发挥重要功能。ER形态的形成和维持对其功能的发挥非常重要，其形态的破坏将导致多种人类疾病如神经退行性疾病的产生。然而目前我们对ER庞大网络的形成和维持机制，尤其是神经元ER的形态和功能仍然缺乏全面认识，并且神经树突ER形态功能研究主要集中于体外培养的细胞中，在体研究相对较少。秀丽隐杆线虫（以下简称线虫，C.elegans）的感觉神经元PVD树突呈现规则的四级结构，和哺乳动物高度分支的树突结构非常类似，是在体研究树突发育以及ER形态和功能的很好模型。本论文旨在线虫PVD神经元中建立一个在体研究ER形态和功能的系统，并且利用这个系统筛选调控神经元ER形态发生的基因，通过研究这些基因的作用机制，加深对神经元树突ER形态和功能的认识，为深入研究内质网功能提供新的切入点。主要研究结果如下:　　本论文的第一部分利用PVD神经元树突为模型，建立了一个在体研究ER形态和功能的系统。我们使用了多个ER标记，包括ER膜蛋白和腔蛋白，发现它们在PVD神经元中存在特异的分布模式:ER只分布在部分二级和三级树突中，PVD的一级树突上存在ER“聚集体”(荧光亮点，puncta)状结构，并且许多ER puncta位于树突分支点，而轴突上几乎没有或只有很小的puncta。通过电镜切片、结构光照明超高分辨率荧光显微镜(SIM)以及荧光漂白恢复实验，我们证实了在PVD树突分支点ER puncta很可能代表了ER网状结构。　　本论文的第二部分利用所建立的系统，通过正向遗传筛选获得了12个影响PVD树突ER形态的基因突变体，并且遗传定位了一个编码磷脂酰肌醇5-磷酸酶的基因cil-1。CIL-1在PVD神经元中有表达，并且cil-1以细胞自主性方式发挥功能。进一步的研究发现CIL-1依赖于SKICH-like结构域定位于ER上。CIL-1的5-磷酸酶结构域和SKICH-like结构域对其功能都是必需的。我们还发现线虫另外一个编码磷脂酰肌醇5-磷酸酶的基因inpp-1突变导致和cil-1突变类似的表型，暗示了磷酸肌醇磷酸化形式对ER形态有重要影响。　　本论文的第三部分通过正向遗传筛选调控PVD树突发育的基因，发现马达蛋白Dynein组成成分DLI-1可以影响PVD树突发育。进一步的研究发现DLI-1既可以在PVD中也可以在表皮细胞中发挥功能调控PVD树突发育，之前的文献中仅报道了DLI-1的细胞自主性功能，我们的研究揭示了DLI-1的细胞非自主性新功能。　　综上所述，我们的研究建立了在体研究PVD神经元树突ER形态和功能的系统，利用这个系统筛选并且克隆了编码磷脂酰肌醇5-磷酸酶的基因cil-1，第一次揭示了cil-1在调控PVD树突ER形态发育的新功能。本研究不仅拓展了对ER形态发生机制的理解，也丰富了对磷脂酰肌醇5-磷酸酶的功能研究，为相关疾病的研究提供了新的思路。此外，本研究还揭示了DLI-1调控PVD树突发育的细胞非自主性功能，以及其细胞学机制，为进一步理解树突的发育机制提供了新的思路，也为相关疾病如神经退行性疾病的研究提供了借鉴。