光是影响植物生长发育的重要环境因子，向光性可以使植物获取更多的光源，是植物对复杂多变的外界环境一种适应性反应。植物向光性的调节涉及到多个光受体，主要是蓝光受体向光素介导。向光素参与调节的蓝光反应包括气孔开放，向光性，叶绿体运动，下胚轴的生长抑制，叶片延伸等。向光素结构包括N端LOV感光区域和C端能发生自磷酸化激酶区，光照环境下LOV区与FMN通过保守的半胱氨酸共价结合在一起。向光素感受蓝光刺激会发生自身磷酸化介导蓝光调节的生理反应。在向光弯曲反应中，蓝光受体向光素PHOT1与PHOT2在蓝光照射后发生自身磷酸化与NPH3，PKS1等蛋白结合，进而调控生长素的极性运输，诱导生长素在下胚轴中不对称分布，促使向光弯曲。酵母双杂交分析显示，NPH3可与蓝光受体PHOT1，PHOT2发生互作。表型分析发现，NPH3基因的突变可导致拟南芥缺失单侧弱蓝光和强蓝光诱导的向光弯曲反应，暗示NPH3可能作为一个分子开关决定着PHOT1，PHOT2信号向下游的传递。进而通过酵母双杂交证明NPH3可与生长素运输载体AUX1，PIN1存在直接互作，推测NPH3可能调控着生长素的运输引起向光侧与背光侧的生长素不对称分布。课题组前期研究证实Ca2+信号参与调控强蓝光下下胚轴向光弯曲，然而酵母双杂交实验显示NPH3并不与Ca2+结合蛋白钙调素蛋白相互作用，推测可能存在其他的机制参与调控向光弯曲。此外，课题组前期研究显示PKS1与PHOT1，PHOT2，NPH3和钙调素蛋白（CAM4/CAM5/CAM7）存在相互作用。然而表型分析发现，PKSs (包括PKS1、PKS2和PKS4)单基因突变，表型类似于野生型表现向光弯曲，双突变其向光弯曲度明显降低，其对应的三突变，拟南芥下胚轴几乎不发生向光弯曲。上述结果暗示PKSs蛋白在调节拟南芥下胚轴向光弯曲反应中功能冗余。鉴于NPH3基因的突变拟南芥缺失下胚轴向光弯曲，结合上述分析结果，推测拟南芥下胚轴向光弯曲主要由NPH3介导，PKSs家族蛋白在蓝光受体PHOT1和PHOT2向NPH3信号传递过程中扮演重要角色。植物的向光性是由于生长素的不均匀分布，植物不对称生长所致。NPH3基因的缺失突变下胚轴的向光弯曲是否依赖于其对生长素运输的调节未见报道。为此，我们在nph3突变体背景下，构建生长素报告基因及生长素运输载体的GFP材料，如nph3DR5:GFP、nph3PIN1:GFP、nph3AUX1:GFP等，分析NPH3基因突变对生长素分布和运输的影响。遗憾的是，通过对上述材料进行强蓝光处理并按照时间梯度进行扫描，发现nph3突变体显示的荧光表达的变化与野生型基本一致，都存在差异化的分布。考虑到突变体是通过EMS诱变筛选获得，诱变导致NPH3基因序列的第1517上的G变成A，应编码为色氨酸的密码子变为终止密码子，因此NPH3基因序列前面部分存在正常的转录表达，文献报道NPH3蛋白结构分为N端的BTB区域，中间的NPH3区域，C端包含卷曲螺旋区域。C端功能域是与PHOT蛋白结合的区域，BTB功能域与CULLIN3（CUL3）等蛋白结合，CUL3在拟南芥中参与调节植物的生长和发育。结合实验显示NPH3突变后下胚轴在单侧光照射下，生长素并不是出现因光诱导而出现向光侧与背光侧的差异分布，而是随着下胚轴弯钩处向下延伸，不论产生生长素的下胚轴弯钩处是处于背光侧还是处于向光侧，因此推测NPH3由于是点突变的缘故导致光信号没有向下游传递，同时由于NPH3前一部分的表达蛋白存在,可能与CUL3、PIN1、AUX1结合调控生长素的转运，但是没有光信号的诱导，所以只是单方向的向下运输。此外，EMS也可能导致了其他基因的突变如EXPA1和EXPA8（编码a-松弛素用于促进细胞壁的延伸，这似乎是下胚轴弯向光源所必需的），目前这只是基于文献报道和实验现象所做的一些推测，具体原因还有待进一步的研究。为此，我利用nph3突变体T-DNA材料与WTDR5:GFP、WT AUX1:GFP和WT PIN1:GFP等进行杂交，以便进一步的分析NPH3调节拟南芥下胚轴向光弯曲的可能作用机制。