植物细胞壁是由纤维素、非纤维素多糖分子以及木质素等聚合而成的复杂网络结构,在植物生长发育、物质运输、机械支撑以及防卫反应等方面发挥重要作用。目前对细胞壁合成及沉积机制尚不十分了解。本文通过对水稻脆秆突变体brittle culm3(6c3)及其对应野生型基因的功能研究,在水稻细胞壁合成的分子机制上有一些新的发现。　　 bc3的主要表型为茎秆机械强度下降,另外还具有植株略矮、苗期主根伸长缓慢等其他表型。透射电镜结果显示突变体厚壁组织的次生细胞壁结构或成分发生变化。细胞壁化学成分分析也证明bc3突变特异地造成次生壁纤维素含量降低。　　 我们通过图位克隆确定bc3突变表型是由水稻dynamin-related protein2B(OsDRP2B)基因中一处156bp的缺失所造成。生物信息学分析表明水稻基因组中共含有14个DRP基因,其中OsDRP2A和OsDRP2B编码水稻中的经典dynamin蛋白。生化实验进一步确定BC3的GTPase结构域具有GTP水解活性,而其PH结构域能够不同程度地与几种肌醇磷脂结合。我们同时证明BC3是一个膜周DRP蛋白。组织原位杂交和GUS活性染色实验表明,BC3基因主要在茎秆、叶鞘中的厚壁组织及维管束中表达。　　 通过将GFP与BC3融合并在水稻或拟南芥的原生质体中瞬时表达我们观察到BC3蛋白主要定位在细胞质膜和内膜系统中,呈不均匀的点状分布。与多个囊泡转运的标记基因共转化发现,BC3主要位于TGN附近的点状内膜结构。同时将BC3-GFP在bc3突变体背景中过量表达,能互补突变体表型。取这样的转基因植株(BC3GOE)观察其亚细胞定位,验证了原生质体瞬时表达的定位情况。进一步在BC3GOE根细胞中的FM4-64内吞实验证明大部分BC3定位在早期和后期内吞途径中。此外Weaern杂交分析发现,bc3突变体中纤维素合酶亚基OsCESA4总量及其在质膜上的含量较野生型降低,反之在BC3GOE植株中则显著上升。因此BC3很可能通过内吞过程直接或间接调控纤维素合酶等关键蛋白的转运,进而影响其分配与丰度,最终影响次生壁合成。