在植物体内,叶酸(又称维生素B9)及其衍生物大多是以带多个谷氨酸尾的形式参与生物化学反应。在叶酸合成途径中,多聚谷氨酸加尾酶(polyglutamylsynthetase,FPGS)的作用是将谷氨酸残基连接到四氢叶酸形成多聚谷氨酸四氢叶酸。在拟南芥中有3个基因编码3个FPGS亚型,它们分别定位于细胞质(AtDFD)、线粒体(AtDFC)和叶绿体(AtDFB)中。本文主要研究线粒体定位的多聚谷氨酸加尾酶(AtDFC)的功能。其T-DNA插入突变体在氮限制条件下表现出较野生型更不适应的表型,突变体主根长度较野生型更短,因此我们试图探索AtDFC在氮限制条件下的作用机理以及叶酸代谢与氮代谢之间的关系。首先通过检测植株中单尾形式的5-CH3-THF和5-CHO-THF叶酸含量,发现这两者在突变体和野生型中没有明显差异。检测游离氨基酸含量,发现突变体中多种氨基酸含量均比野生型高,说明突变体中可能参与生长发育的氮源不足,需要内源蛋白质裂解释放出游离氨基酸以维持生长。确定了突变体和野生型在氮限制条件下出现明显表型差异的NO3-浓度为0.3 mM,在0.3 mM氮限制条件下生长10天的突变体,其主根长度及植株地上部分生物量均约为野生型的一半,说明突变体更难以适应氮限制条件。对正常生长条件下和氮限制生长条件下的植株进行real-timeRT-PCR分析,分析表明当AtDFC失去功能时,氮代谢、氨基酸代谢和光呼吸反应相关基因表达发生明显变化,说明叶酸代谢途径受到扰动会影响氮代谢和光呼吸反应,由此AtDFC将叶酸代谢与氮代谢、光呼吸反应联系起来。最后对突变体进行了的互补实验,互补的株系幼苗对氮限制条件的反应与野生型相同,说明突变体无法适应氮限制的表型是由于AtDFC基因功能缺失造成的。