鞘脂(sphingolipids)是真核生物中膜结构的重要组成成分。近年来,植物中鞘脂在程序性细胞死亡、植物抗病防御及信号传导中的作用也逐渐被人们所认识。我们采用生物化学、分子细胞生物学和遗传学等方法,对水稻鞘脂代谢途径中的重要酶之一神经酰胺激酶(OsCERK)的生物学功能进行了初步分析。系统进化树分析表明神经酰胺激酶主要是在陆生植物中出现,是由鞘氨醇激酶进化而来。OsCERK基因表达模式分析发现OsCERK基因主要在水稻叶片中表达,在根中不表达。体外分析重组蛋白OsCERK的生化特性表明,其最适的反应温度和pH值分别为40℃和7;蛋白的酶活性反应显示出典型的米曼氏动力学关系,且镁离子能有效增强其神经酰胺激酶活性,而钙离子对其作用并不明显;同时,应用特异的神经酰胺激酶抑制剂,发现重组OsCERK能被所用的抑制剂有效抑制,这进一步确认了神经酰胺激酶的活性。对OsCERK保守基序CXXXCXXC中3个半胱氨酸分别突变的研究表明,此3个半胱氨酸对神经酰胺激酶的活性非常重要。OsCERK基因互补拟南芥神经酰胺激酶突变体acd5的实验表明,所获得的纯合转OsCERK基因植株的表型与野生型一致,说明OsCERK基因互补了acd5的突变体表型。同时检测了植株在发育的各个时期PR1基因的表达、植株对细菌Pseudomonas syringae侵染的反应以及植株叶片提取物神经酰胺激酶的活性,实验结果都表明,OsCERK完全互补了神经酰胺激酶缺失突变体acd5,具有神经酰胺激酶的生物学功能。利用水稻神经酰胺激酶的底物短碳链的神经酰胺(C2或C6)处理水稻原生质体,结果表明短碳链的神经酰胺引起原生质体的的程序性细胞死亡,而且,此过程与神经酰胺激酶有关,同时ROS(Reactive Oxide Species)、NO(Nitric Oxide)信号及线粒体也参与了这一死亡过程。