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在动物和植物体中,小分子激素通过与核内或核外激素受体结合,启动下游信号途径,进而调控生长发育和免疫响应。在细胞质中形成的激素-受体蛋白复合体的核质运输机制已研究的较为深入,但对于小分子激素进入细胞核的机制仍不清楚。本研究通过酵母系统筛选发现ABC转运蛋白AtJAT1参与茉莉酸(Jasmonic acid,JA)的核质运输,并在拟南芥中对AtJAT1的功能进行了深入的分析。主要结果如下:利用外源JA对酵母细胞的抑制作用,筛选得到JA转运蛋白AtJAT1。定位分析发现,AtJAT1蛋白定位于酵母细胞质膜上。通过3H-JA吸收实验发现,AtJAT1转运蛋白参与JA的外运。其运输活性受到ABC转运蛋白抑制剂的抑制。鉴定T-DNA插入的突变体植株atjat1发现突变体植株、花器官以及种子均呈现出膨大的表型,且该表型由细胞体积的增大决定而与细胞数目无关。AtJAT1基因突变后,植株根系的生长对外源JA、茉莉酸异亮氨酸(Jasmonoyl-Isoleucine,JA-Ile)和冠菌素(细菌中JA-Ile的化学模拟物,Coronatine,Cor)的抑制不敏感。此外,JA合成途径相关基因(OPR3)和JA信号途径相关基因(JAZ5、JAZ7、MYB21和MYB24)在atjat1突变体中的表达水平均低于野生型。AtJAT1的启动子在植物的维管束和花器官中有活性且受茉莉酸诱导。与此一致的是AtJAT1基因的转录也受JA的诱导。atjat1突变体植株中灰霉和丁香假单胞菌的生长显著强于野生型。说明AtJAT1基因的突变引发植物抗性减弱。综上所述,突变体表型分析表明,AUAT1对于激活JA信号途径十分重要。通过对AtJAT1蛋白的亚细胞定位分析,发现AtJAT1在拟南芥植物细胞质膜和细胞核膜上均有定位。用液闪技术测定突变体植株、超表达植株、互补植株以及野生型植株愈伤组织分离的细胞核内饲喂3H-JA-Ile的含量,发现AUAT1转运蛋白是细胞核膜上JA-Ile的高亲和性内运蛋白,Km值为166.4 nM。其运输活性受到ABC转运蛋白抑制剂的抑制,并依赖于ATP。底物竞争实验和同位素饲喂实验表明AtJAT1在核膜上对JA-Ile和Cor有很强的转运底物专一性。通过放射自显影实验,研究了茉莉酸类物质(Jasmonates,JAs)在细胞内的分布。饲喂3H-JA后,jar1突变体细胞中银粒主要分布于细胞质中,细胞核中较少,说明只有JA-Ile进入细胞核。银粒在atjat1突变体细胞核中的数目显著少于野生型细胞,说明atjat1突变体细胞核中JA-Ile的含量低于野生型。而银粒在atjat1突变体细胞质以及整个细胞中的数目显著多于野生型细胞,提示AtJAT1在细胞质膜上有外运JAs的功能。发现AtJAT1基因突变可以减缓JA信号途径的共受体JAZ-GFP的降解。通过jar1突变体植株和atjat1突变体植株杂交后获得F1代植株且呈现出JA信号途径突变体雄性不育的表型。这种单倍体不足现象表明JA-Ile合成与核质运输的协同作用,对维持JA-Ile在细胞核内的浓度以激活JA信号十分关键。通过液闪技术测定突变体植株、超表达植株、互补植株以及野生型植物悬浮细胞内饲喂的3H-JA的含量,AtJAT1转运蛋白是细胞质膜上JA的高亲和性外运蛋白,Km值为348.2 nM,约为在细胞核膜上AtJAT1介导JA-Ile内运时Km的两倍。且其运输活性受到ABC转运蛋白抑制剂的抑制。底物竞争实验表明AtJAT1在质膜对JA的外运具有很强的专一性。综上所述,AtJAT1在细胞质膜上参与JA的外运,在细胞核膜上参与JA-Ile的内运。且AtJAT1介导的JA-Ile细胞核内运及JA细胞外运对调节JA信号具有重要作用。