磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol, PI)信号传导途径在植物种子萌发、生长生殖、衰老及对环境因子的响应中起着重要的作用。目前植物中的 PI 信号传导途径的相关研究主要集中在关键酶基因的克隆及其生理功能的分析。 磷脂酰肌醇磷酸激酶(phosphatidylinositol phosphate kinases, PIPKs, 也称作一磷酸磷脂酰肌醇激酶) 以一磷酸磷脂酰肌醇(PIP)为底物,催化生成胞内第二信使——二磷酸磷脂酰肌醇(PIP2),是一类重要的信号分子合成酶。利用拟南芥 AtPIP5K1 全长 cDNA 序列搜索水稻 EST 数据库,得到一同源EST序列(Accession number D48536),其编码产物和拟南芥 AtPIP5K1 在保守的脂类激酶催化域的氨基酸同一性(identity)为 42%、同源性(positive)为66%。根据 EST序列设计引物通过 PCR 筛库的方法从水稻 cDNA 文库中分离得到该同源基因——OsPIPK1。测序表明该基因全长 2460 bp,编码 792个氨基酸。该基因的编码产物与所有已知类型的 PIPKs 在脂类激酶催化域内均有较高的同源性。RT-PCR 分析表明 OsPIPK1 在水稻各组织中均有低表达,但在幼穗(花组织)和幼苗有相对较高的表达。 为了研究 OsPIPK1 基因的生物学功能,我们采用反义转基因策略。构建了 CaMV35S(组成型表达)启动子驱动下的 OsPIPK1 基因的反义表达载体并转化水稻,获得反义转基因植株。对纯系转基因植株的表型分析表明OsPIPK1缺失时会导致植株幼苗时期生长缓慢,开花时期开花提前(提前7～14 天)。对一些水稻开花时间相关基因的分析表明,OsPIPK1 的缺失导致相关基因的表达模式发生变化,说明 OsPIPK1 可能通过负调控水稻开花时间相关基因参与水稻的开花调控。进一步通过cDNA芯片技术研究了OsPIPK1基因缺失下水稻基因组表达谱的相应改变情况并对相关机制进行了探讨。 RT-PCR 分析表明 OsPIPK1 的表达受 ABA、NaCl等逆境条件的诱导,对转基因植株的表型分析也表明 OsPIPK1 反义转基因植株对 ABA、NaCl 1<WP=5>等逆境条件超敏感。对水稻幼苗侧根中肌动蛋白骨架分布的观察表明,在逆境条件下,OsPIPK1 反义转基因植株侧根中肌动蛋白骨架的分布模式与对照植株的相比有明显区别。这说明 OsPIPK1 通过调节细胞骨架分布参与植物细胞对逆境的反应,该结果对 OsPIPK1 如何参与调控水稻对外界刺激的反应提供了有价值的线索。 此外利用改造的酵母膜定位检测系统 (Sequence of Membrane TargetingSystem, SMET),初步证明水稻 OsPIPK1 蛋白、AtPI4K?和 OsPI4K2 蛋白均是膜蛋白。我们还对蛋白上与质膜结合的结构域做了进一步的分析,为进一步研究其作用和调节机制提供了线索。