在高等植物中,细胞的形态建成依赖于生长素浓度梯度。极性分布的生长素运输蛋白PIN （PIN-FORMED）参与建立了生长素浓度梯度。以前研究证实蛋白激酶 PID （PINOID）和蛋白磷酸酶 PP2A （protein phosphatase 2A）拮抗调节 PIN 蛋白磷酸化状态,进而影响了 PIN蛋白极性分布和生长素的极性运输。极性分布的PIN1参与调控叶表皮扁平细胞的形态建成,PID和FyPPl （phytochrome-associated serine/threonine protein phosphatase）介导的磷酸化调控PIN1在扁平细胞中的极性分布。但是,PIN1的去磷酸化调控扁平细胞形态建成的分子机制还不清楚。本研究以EMS诱变筛选到的一个叶扁平细胞形态缺陷突变体为材料,通过图位克隆技术找到了突变基因,发现At2g39840（TOPP4）基因发生G到A的碱基突变,该突变导致第246位的苏氨酸替换为甲硫氨酸,于是将该突变体命名为topp4-1。topp4-1扁平细胞凸出（lobe）的数目减少,凸出长度变短,颈部（neck）的宽度也明显变窄。在topp4-1突变体中超表达TOPP4基因能够恢复扁平细胞形态缺陷;而在野生型中超表达TOPP4基因能促进扁平细胞凸出的形成和伸展。同时,在野生型中超表达突变的topp4-1基因能模拟出topp4-1突变体的扁平细胞缺陷表型,表明topp4-1突变蛋白在调控叶扁平细胞形态上具有显性负效应。topp4-1突变体还呈现出与生长素的活性相关缺陷表型,如顶端优势缺失,花茎分支增多,根变短等。外源施加生长素不能恢复topp4-1突变体扁平细胞的凸出缺陷。遗传分析显示TOPP4与PIN1位于同一条信号通路中,且与PID拮抗控制扁平细胞的形态建成。亚细胞蛋白共定位实验、体内和体外蛋白相互作用分析、体外和体内蛋白去磷酸化实验等结果表明,TOPP4在细胞膜上可以直接与pIN1蛋白相互作用,能够将其去磷酸化。进一步免疫荧光分析显示TOPP4突变影响了 PIN1在扁平细胞质膜上的极性分布。活体荧光观察发现TOPP4突变减弱了 BFA诱导的PIN1的内化,而超表达TOPP4基因能够促进该过程;同时,topp4-1突变基因影响了囊泡运输蛋白Ara-7在扁平细胞中分布。以上结果表明TOPP4调控扁平细胞中PIN1的极性分布是通过影响其囊泡运输实现的。此外,在topp4-1突变体中生长素不能激活ROP2,影响了 RICs蛋白和细胞骨架的分布,表明TOPP4调控细胞骨架依赖于ROP-RIC信号通路。综上所述,本研究阐明了TOPP4通过PIN1的去磷酸化调控扁平细胞形态建成的分子机理。