至今为止,在植物和细胞中发现三类磷脂酶,按其水解磷脂部位的不同分别命名为磷脂酶A、磷脂酶C和磷脂酶D。这些磷脂酶参与了植物生长、发育和逆境胁迫等多个生理过程。但是,这三种磷脂酶都是由多基因组成的,从分子水平上阐明各基因与基因对应的生理功能关系的报道尚不多见。在本研究中,我们鉴定出水稻PLC3(OsPLC3)与耐盐性有关,该基因属于PI-PLC。我们还研究了种子老化中磷脂水平的变化及膜与PLD的关系,具体结果如下。磷脂酶C根据其作用底物的不同又可以分为底物非特异性磷脂酶C (NPC)和磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C (PI-PLC)。PI-PLC水解磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PI(4,5)P2),同时生成两个重要的第二信使分子二酰甘油(DAG)和肌醇三磷酸(IP3)。通过对水稻基因组的搜索发现,水稻基因组中共有4个PLC,分别位于第3、5、7和12对染色体上。我们分析了水稻PLC在各个组织中的表达,发现OsPLCl在各组织中表达均较低；OsPLC2在根中和幼叶中的表达量较高；OsPLC3在老叶片中的表达量相对较高；OsPLC4在根中表达较高。同时还发现OsPLCs对低温、ABA、干旱和盐胁迫均有不同程度的应答。盐胁迫下,OsPLC1表达基本不变；OsPLC2表达先上升,然后下降；OsPLC3和OsPLC4随盐处理时间延长而表达不断增加。其中,OsPLC3表达增加最显著。我们获得了OsPLC2和OsPLC3的突变体,对其功能作了深入研究。通过原核表达的方式在大肠杆菌BL21中分别表达了OsPLC2和OsPLC3。通过对PI(4)P、PI(4,5)P2和PC的水解能力分析,发现OsPLC2和OsPLC3都可以水解PI(4)P和PI(4,5)P2,但不水解PC,这说明了OsPLC2和OsPLC3属于PI-PLC.通过水稻原生质体的瞬时表达,发现OsPLC2-YFP和OsPLC3-YFP定位于原生质体的质膜上。利用基因枪将OsPLC2-YFP和OsPLC3-YFP转入洋葱表皮细胞中进行表达,通过质壁分离后进一步证实了OsPLC2和OsPLC3定位在质膜上。我们鉴定并获得了Tos17插入OsPLC2和OsPLC3的突变体。在正常生长条件下,osplc3的多个农艺性状与野生型具有显著差异,株高、结实率下降。osplc3植株中DAG和PA的含量也明显的低于野生型。通过对干旱和盐胁迫下的表型分析发现,osplc3对盐处理十分敏感,osplc2对两种胁迫的表型与野生型(WT)没有明显差异。盐胁迫处理后,osplc3植株中地上部与地下部的Na+含量明显高于WT和osplc2,并且其Na+/K+比值也显著高于野生型。这些实验结果说明OsPLC3在水稻耐盐胁迫应答中起正调节作用。基于这种些结果,我们进一步分析了一系列与盐胁迫相关的基因的表达。结果显示,在盐胁迫处理下,OsPLC3的缺失可以明显抑制多个受盐诱导的基因的表达,包括OsbZIP23、OsP5CS、OsHKT2;1、OsMSR2、OsLEA3和OsCDPK7。其中已知,OsMSR2、OsLEA3和OsCDPK7是受钙信号调控的,而PLC水解产物之一IP3可以触发细胞内钙库释放Ca2+。由此推测,OsPLC3可能至少是部分通过IP3-Ca2+途径来调控水稻耐盐反应的。对水稻种子人工老化过程中脂类含量变化的研究发现,随着种子人工老化,磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)和磷脂酰甘油(PG)等磷脂的含量显著降低。而作为磷脂酶D的水解产物,磷脂酸的含量显著升高。有趣的是,升高磷脂酸的分子种与降低的PC、PE的分子种都是一致的,从此可以推测升高的磷脂酸可能是从磷脂酶D水解PC或(和)PE而来。通过基因表达量分析,我们发现水稻种子中OsPLDal和α3是主要的PLDa,而且种子人工老化可以增加OsPLDα1和OsPLDα3的表达。种子人工老化还可以诱导PLDa蛋白的表达,提高其活性。我们又分析了种子人工老化过程中三个LOX基因的表达情况,发现种子人工老化可以诱导OsLOX2表达。总之,通过遗传学、分子生物学和生理学等手段,我们鉴定了OsPLC3是PI-PLC,并正向调节水稻耐盐性。我们还发现了OsPLDa参与了水稻种子的老化过程。这些发现,促进了我们对植物磷脂酶和磷脂变化在植物逆境和衰老中作用的了解。