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植物程序性细胞死亡(PCD)指植物细胞在生长发育过程中,由自身基因编码的、主动的、有序的细胞死亡过程,参与植物正常发育与抵抗环境胁迫。GAAP是定位于高尔基体和内质网上的Bax-inhibitor亚家族成员,在动物和病毒中参与抑制细胞凋亡,但在植物中GAAP的功能还未见报道,在拟南芥中存在5个GAAP同源基因,本实验室前期对拟南芥GAAP1基因的研究发现,GAAP1能够帮助植物抵御盐胁迫及ER胁迫,为了进一步对植物中GAAPs的功能有所了解,阐明植物中是否与动物中有类似的程序性细胞死亡的调控机制。本文分析研究了GAAP1的同源基因GAAP3的功能,主要的结果如下：1.GAAP3基因主要在种子萌发期的子叶和花药中表达。构建了GAAP3::GUS融合表达转化子,通过GUS染色的方法结合RT-PCR及原位杂交分析了GAAP3基因的表达模式,结果显示在营养生长期间GAAP3主要在子叶中表达；在生殖生长时期,GAAP3主要在花药中表达。2.GAAP3基因参与TM诱导的PCD。当用ER-Stress诱导因子TM处理突变体gaap3、Col及GAAP3-OX时,发现,突变体中根毛细胞死亡数较多,且根细胞中出现了较多的自噬体,而过量转化子的死亡的根毛细胞较少,根细胞中的自噬体也最少；GAAP3基因的表达受TM处理增强,且该基因的表达也受激素ABA和盐胁迫的诱导；Q-RT的结果还显示,gaap3突变体中的非折叠蛋白响应(UPR)基因表达量较野生型低,而在过量表达转化子中UPR基因表达增加幅度最大；UPR通路中的bZIP60基因的转录表达水平在突变体gaap3中也较低,说明GAAP3基因可能参与UPR途径的调控,从而抑制细胞程序性死亡的发生。3.GAAP3与互作因子共定位于细胞膜上并受胁迫处理定位发生变化。通过构建与YFP或CFP的融合表达载体,采用烟草叶片瞬时转化系统分析发现,GAAP3是定位于细胞膜的膜蛋白,而且它与互作因子在细胞膜上的定位有重叠；通过对35S::YFP-GAAP3的拟南芥稳定转化子的分析发现,在正常生长状况下,GAAP3定位于细胞膜以及叶肉细胞的保卫细胞和叶绿体外膜中,TM处理后,GAAP3在保卫细胞的细胞质中到处都存在,在叶绿体中的定位增多。胁迫条件下GAAP3蛋白质的定位变化与其功能之间的关系有待进一步分析研究。4.GAAP3可能参与调控种子的萌发。在多种种子萌发条件下,突变体gaap3的萌发较快,而过量转化子萌发较慢,抑制种子萌发的高温和黑暗条件都会增强GAAP3基因在子叶中的表达,说明GAAP3基因可能参与抑制种子的萌发。分析GAAP3基因与激素的关系发现,低浓度ABA对突变体gaap3、Col及过量表达转化子GAAP3-OX之间的萌发率的抑制率依次增强,低浓度的GA对于gaap3、Col和GAAP3-OX促进率依次减弱,这些结果说明突变体在种子萌发方面对GA最敏感,而对ABA敏感性下降；相反GAAP3-OX在种子萌发方面对GA敏感性下降,而对ABA敏感性增强,这可能是GAAP3-OX种子萌发推迟的原因。5.构建了gaap3与gaap1及互作因子突变体的双突变体。为探究GAAP3基因与同源基因GAAP1及互作因子的关系,通过杂交获得双突变体gaap3gaap1、 gaap3ip1、gaap3ip2,双突变体均表现出早花的表型,这些双突变体为进一步研究GAAP3的功能奠定了基础。综上,从GAAP3基因的表达模式和对TM诱导的ER胁迫敏感性分析可见GAAP3很可能参与正调控植物的程序性细胞死亡,对UPR响应基因的诱导表达分析结果可推测GAAP3至少部分通过调节UPR参与对胁迫的抗性反应。另外GAAP3可能也参与调控拟南芥种子的萌发进程在此研究基础上,进一步分析gaap3与gaap1及互作因子突变体的双突变体在ER-胁迫及UPR通路的变化,将会为GAAP类因子在植物中的作用机理提供理论基础。