细胞自噬(autophagy)是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的一个重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器等细胞内物质被双层膜结构的自噬体包裹后，送入溶酶体或液泡中进行降解并循环利用。自噬广泛参与到了植物的环境胁迫应答、叶片衰老、免疫反应等生命活动中。自噬基因受到超过40个自噬相关基因(autophagy-related gene，ATG)的精密调控。根据ATG蛋白之间的层次相互作用和活性，被分为不同的功能组。其中，ATG1/13复合体负责接收上游信号并起始自噬;磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)镶嵌在自噬膜上，负责招募PI3P结合蛋白，并激活下游自噬步骤。因此，本研究以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为试验材料，深入解析了PI3P在自噬、内体分选、向重力性中的功能和ATG1在自噬中的功能。　　磷脂酰肌醇(phosphatidylinositols，PtdIns)家族在膜识别和细胞内运输事件中发挥着重要作用。磷脂酰肌醇3-磷酸(PI3P)就是其中的一种，它是细胞维持正常的内体分选、溶酶体/液泡运输和自噬所必需的。在动物和酵母中，PI3P由classⅢ磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)复合体催化产生，classⅢPI3K复合体又分为两个类别，复合体Ⅰ和Ⅱ。复合体Ⅰ和Ⅱ共享了三个蛋白组成的复合体核心，分别为液泡蛋白分选(vacuolar protein sorting，VPS)基因VPS34，VPS15和ATG6。复合体Ⅰ由复合体核心和ATG14组合而成，复合体Ⅱ由复合体核心和VPS38组合而成。在本研究中，我们系统描述了VPS38在拟南芥中的直系同源基因，并证实了它参与组装形成四聚体的PI3K复合体Ⅱ。缺少VPS38的拟南芥虽然可育，但是花粉萌发受到了抑制且种子败育率明显增加，并且表现叶片和叶脉的发育缺陷以及矮化等表型。vps38突变体种子积聚了不规则的蛋白质储存型液泡，并抑制了贮藏蛋白质前体向其成熟形式的加工。与PI3P在动物和酵母吞噬中的作用一致，vps38突变体对氮和碳元素缺乏敏感，自噬运输显著减弱。同时，不正常的生长素运输造成了vps38根的向重力性降低，这可能是由生长素极性运输蛋白PIN在质膜/内体循环中的缺陷所导致的。总的来说，这项研究证实了VPS38及PI3K复合体Ⅱ在植物多种内体运输事件和生长发育中起到了关键作用。　　ATG1/13复合体位于整个自噬过程中的起始阶段。对酵母自噬的研究显示，ATG1/13复合体与TOR(target of rapamycin，雷帕霉素靶标)共同作用于自噬的诱导。ATG1是自噬途径中唯一的激酶，所以它的作用是至关重要的。在植物自噬途径中，还没有专门针对ATG1基因的报导。我们利用模式植物拟南芥为研究对象，采用生物化学和分子生物学手段，通过分析ATG1基因突变体的表型和营养胁迫诱导自噬条件下的分子机制，来进一步揭开植物自噬的神秘面纱。拟南芥中共有四个ATG1的同源基因，ATG1a、ATG1b、ATG1c和ATG1t。我们通过对T-DNA插入突变体的鉴定，得到了纯合单突变体，并用杂交的方法得到了双突变体atg1ab，三突变体atg1abc和四突变体atg1abct。关于表型分析，我们主要针对营养物质的循环进行了氮素饥饿、碳素饥饿和衰老实验。结果显示atg1的单突变体并无明显自噬缺陷表型，而三突变体atg1abc和四突变体atg1abct则呈现出对氮素饥饿和碳素饥饿敏感，衰老加快的表型。GFP-ATG8a融合蛋白示踪自噬形成的试验显示，在氮素缺乏条件下，atg1abct的自噬活动被抑制了。在缺少碳素诱导自噬情况下，atg1abc和atg1abct均出现了少量荧光信号。为了探索ATG1在营养循环过程中的作用，我们做了GFP-ATG8a剪切试验。结果证明碳素饥饿和氮素饥饿诱导的自噬很可能有着不同的途径。可能存在另外一种途径使得碳素饥饿诱导的自噬越过了ATG1/13复合体直接作用于下游的自噬基因。　　综上所述，本研究在获得ATG1基因纯合四突变体的基础上，通过表型分析验证了ATG1在植物自噬中的重要作用，为日后探究ATG1在植物自噬诱导环节的分子机理打下了基础。同时，以PI3K复合体配体基因VPS38突变体为材料，解析了VPS38基因及其介导的PI3K复合体Ⅱ在植物自噬、内体运输和向重力性中的多种功能，同时为深入剖析PI3K复合体Ⅰ和Ⅱ在植物中的功能异同提供了参考。