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植物特异性磷脂酶 C(Phosphoinositide-specific phospholipase C,PI-PLC)是一类与脂质介导的信号传导有关的重要水解酶,主要参与水解细胞膜上的磷脂成分——4,5-二磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate,PIP2)。其水解产物为两个信号传导过程中重要的二级信使:三磷酸肌醇(inositol 1,4,5-trisphosphate,IP3)和甘油二酯(diacylglycerol,DAG)。IP3 和 DAG 能促进胞内钙离子的释放和激活蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)家族成员,进而参与胞内多种信号传导过程。另外,PIP2作为底物,不仅是合成细胞膜磷脂的重要成分,而且为多种蛋白在细胞膜上提供了锚定位点。在植物中,PI-PLC既参与了植物生长发育的重要生命进程,又能响应高盐和高渗胁迫。为了探究OsPLC3基因在水稻中的功能,我们构建了 OsPLC3在拟南芥和水稻中的超表达转基因株系、OsPLC3转录沉默和CRISPR/Cas9的水稻转基因株系。为了分析OsPLC3在水稻中的组织特异性表达模式,我们还获得了OsPLC3基因启动子融合GUS报告基因的转基因水稻。通过表型观察和OsPLC3表达模式的分析,发现OsPLC3可能参与了水稻的节间生长以及盐胁迫响应。主要结果总结如下:1.将水稻OsPLC3和OsPLC1蛋白的氨基酸序列与拟南芥AtPLC2蛋白的氨基酸序列进行比对,发现它们均具有典型的保守催化结构域X/Y区和保守的C2结构域;OsPLC1的EF手型结构域与AtPLC2的类似但不保守;OsPLC3不具有EF手型结构域。2.在拟南芥中超表达OsPLC3基因后,导致拟南芥生长发育进程明显提前的表型,暗示水稻基因OsPLC3在拟南芥中的过量表达可能会促进拟南芥的生长发育。然而在水稻中,通过对OsPLC3-RNAi和OsPLC3-OE转基因植株的表型观察发现,OsPLC3-RNAi植株出现了矮化表型(主要表现在节间缩短)以及稻穗短、结实低的表型,而且OsPLC3-OE植株与野生型相比同样具有明显的株高差异。3.结合荧光定量PCR(qRT-PCR)和GUS活性的组织化学分析方法,分析了 OsPLC3在水稻中的组织特异性表达模式。qRT-PCR结果显示:OsPLC3在水稻苗期表达量较低,然而进入抽穗期后OsPLC3的表达明显增强,特别是在茎秆节间的表达尤为突出。OsPLC3pro-GUS转基因植株的GUS染色结果显示其GUS信号主要分布在幼嫩的花穗和水稻花期的茎秆(茎节与节间)中。另外,为确定OsPLC3的细胞定位特征,构建了 pCAMBIA-EYFP-OsPLC3转化质粒,在瞬时转后的水稻原生质体和洋葱表皮细胞的细胞质和细胞核中观察到YFP荧光,表明OsPLC3主要定位于细胞质和细胞核上。4.对生长7天的水稻幼苗分别进行NaCl(200 mM)、ABA(100 μM)和PEG4000(w/v,15%)短时处理,并通过qRT-PCR检测OsPLC3基因的相对表达水平。结果显示:NaCl和ABA能明显诱导OsPLC3的表达,而PEG对OsPLC3基因的诱导作用不明显。我们还分别检测了水稻野生型和OsPLC3-RNAi株系在盐胁迫处理条件下部分盐敏感基因(OsHKT2;1、OsMSR2、OsCDPK7和OsAREB2)的表达量,结果显示OsPLC3-RNAi植株在盐处理条件下会影响它们的转录水平。除此之外,我们还发现盐胁迫处理会抑制水稻幼苗的生长,相比野生型,盐胁迫对OsPLC3-RNAi植株的抑制作用更为明显,尤其表现在对shoot生长的抑制。5.为了对OsPLC3进行蛋白酶活性分析,构建了相关蛋白表达载体并对OsPLC3-His融合蛋白进行了表达和纯化,最后对OsPLC3酶活性进行了初步的检测。