作为生物体三大类营养物质之一,脂类不仅是能量的主要储存形式,而且是组成细胞膜的主要成分。此外,某些脂类如二酰基甘油(DAG)和磷脂酸(PA)也是重要的信号分子,在生命活动中起着重要的作用。非特异性磷脂酶C(Nonspecific phospholipase C,NPC)催化磷脂或者糖脂水解,产生二酰基甘油为糖脂和磷脂的合成提供底物。研究表明拟南芥NPC参与高渗胁迫的响应和油菜素内酯信号的应答过程,目前尚未见水稻NPC功能研究的报道。本研究的主要目标在于:1)分析NPC基因特征及其表达谱;2)通过超表达和基因敲除研究基因功能;3)NPC酶活的生化特性分析;4)研究NPC1和NPC2在水稻生长、发育和逆境反应中的作用;5)探索NPC1和NPC2调控水稻生长、发育的分子调控。主要研究结果如下:1.通过同源搜索发现水稻基因组中含有5个NPC基因。该家族成员蛋白具有与拟南芥类似的3个保守结构域,保守氨基酸序列分别为ENRSFDHxxG、TxPNR和 YDExGGxxDHV。2.荧光定量Real-time PCR和芯片数据分析发现水稻不同的NPC具有不同的表达模式,其中NPC1基因在各组织中都有较高的表达;NPC2基因在根中的表达量最高,花器官次之;NPC3和NPC6基因在花中有较高的表达量,在其它部位表达量较低;NPC4基因仅在根部表达。3.水稻NPC1负调控茎秆机械强度,与野生型相比,NPC1的超表达导致茎节和穗节的机械强度降低,节易于折断、籽粒较易脱落,而抑制NPC1表达则增强茎节抗外力的机械强度。进一步分析发现超表达材料节次生细胞壁变薄,硅含量、纤维素及半纤维素含量均显著低于野生型。4.通过显微观察荧光标记的NPC1蛋白及两相分离,结果发现水稻NPC1蛋白定位于膜系统和胞质,且在膜系统中的分布较多。5.体外酶活结果表明水稻NPC1不仅能催化磷脂产生DAG,而且对糖脂也具有较高的催化活性。进一步的分析发现NPC1催化磷脂酰胆碱的最佳催化活性在pH5,而对糖脂的最佳活性则在pH6;而且EGTA(2mM)可促进NPC1对磷脂酰胆碱的催化活性。6.体内脂谱分析的结果表明,与野生型相比,水稻的节组织中糖脂含量显著下降而相应磷脂(特别是磷脂酸)含量则上升,而在节间部位则没有观察到这种变化趋势。7.通过体外Fat-western、liposomal binding、SPR和硅沉积实验证实磷脂酸能与硅转运蛋白Lsi6特异性结合,其互作可促进硅的转运。8.分离得到一个对赤霉素超敏的osnpc2突变体,该突变体在赤霉素处理条件下主根明显长于野生型材料。进一步的分析发现水稻中的赤霉素受体能与NPC2酶活的衍生产物磷脂酸(PA)互作。