植物在生长发育过程中,常常会遭受多种环境胁迫因素的影响,包括干旱、低温、盐碱、重金属等,这对植物的生长发育以及农作物的生产造成了很大的影响,而在诸多的影响因素中,干旱胁迫对植物的危害尤为严重。植物遭受胁迫的主要表现之一是质膜受到破坏,膜脂降解酶在此过程中发挥重要作用。磷脂酶D(PLD)是一种非常重要的细胞磷脂代谢酶,在信号转导、逆境防御反应以及种子萌发等过程中都扮演着重要角色。植物激素脱落酸(ABA)在植物对寒冷、干旱和盐胁迫的响应中也起着至关重要的作用。本研究使用PCR和RACE技术从高山离子芥中克隆得到磷脂酶Dγ(Cb PLDγ)基因,并采用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)研究Cb PLDγ基因在不同组织及不同胁迫条件下的相对表达;此外还探讨了干旱胁迫下高山离子芥PLD及ABA之间的关系,同时在模式植物拟南芥中研究了干旱胁迫下ABA对野生型拟南芥(WT)及PLDγ基因缺失型突变体(pldγ)株系种子萌发、膜系统及渗透调节物质的影响。研究结果如下:(1)从高山离子芥中克隆得到磷脂酶Dγ基因(Cb PLDγ)(Genebank No.:MF951104),对其结构组成进行分析预测显示:Cb PLDγ基因全长2937 bp,开放阅读框(ORF)为2580 bp,5′和3′端非翻译区分别为160 bp,197 bp,编码859个氨基酸的蛋白质,分子量为96.3 KDa,等电点为7.88。二级结构分析预测认为:Cb PLDγ含有"FIYIENQYF"结构域、以及两个HKD结构域;Cb PLDγ预测蛋白序列包含39.23%的不规则卷曲(random coil),26.31%的α螺旋(alpha helix),24.68%的延伸链(extended strand)以及9.78%的β转角(beta turn),其中α-螺旋和无规则卷曲是Cb PLDγ蛋白质的主要二级结构交错域。系统进化分析显示,高山离子芥Cb PLDγ和拟南芥(Arabidopsis thaliana)PLDγ亲缘关系最接近。(2)研究了高山离子芥Cb PLDγ组织特异性表达以及在4℃低温、150 m M Na Cl、0.3 M Mannitol及ABA处理下Cb PLDγ基因相对表达的变化。结果显示:Cb PLDγ基因在高山离子芥根、茎和叶中均有表达,其中根中表达最高,叶中最低,说明Cb PLDγ基因表达具有组织特异性,Cb PLDγ基因积极响应了低温、盐、干旱等多种非生物胁迫,此外植物激素ABA也能诱导Cb PLDγ基因的表达。(3)研究了干旱胁迫下高山离子芥中PLD与ABA之间的相互关系。结果显示:干旱胁迫会使高山离子芥细胞膜受到损伤,相对电导率及丙二醛(MDA)含量升高;PLD及ABA会对干旱胁迫作出应答,PLD活性及ABA含量升高;干旱胁迫下,ABA含量升高,外源添加PLD抑制剂1-But,其ABA含量降低,而在外源添加PA后ABA含量又上升,说明干旱胁迫下PLD/PA会促进高山离子芥ABA的积累。在干旱胁迫下,外源添加不同浓度的ABA(10μM、50μM、100μM)会促进高山离子芥PLD活性,其中100μM ABA作用最显著,而在ABA合成抑制剂钨酸钠处理后PLD活性受到抑制,在钨酸钠和Ca Cl2共处理后,PLD活性的抑制作用得到缓解,说明干旱胁迫下ABA能够通过Ca2+促进PLD活性,从而对干旱胁迫作出响应。(4)干旱胁迫下PLDγ基因缺失会抑制拟南芥种子萌发,外源ABA进一步抑制了干旱胁迫下pldγ突变体的种子萌发,说明PLDγ基因及ABA共同参与调控干旱胁迫下拟南芥的种子萌发过程。此外,PLDγ基因及ABA相互协同参与对拟南芥膜稳定性及渗透调节物质的调节。