盐胁迫和干旱一直是威胁农业生产的主要因素。盐胁迫下，质膜和液泡膜上的Na⁺／H⁺交换运输将过量的Na⁺分别排出细胞外或驱隔于液泡中，降低胞质中Na⁺含量、减轻过量Na⁺对细胞质中代谢酶的毒害，是提高植物耐盐性的重要方式。以玉米为材料的研究表明盐胁迫下，NaCl诱导玉米叶片NO短暂上升，NO通过提高液泡膜H⁺-ATPase和H⁺-PPase活性，提高质子转运活性和Na⁺／H⁺交换活性，从而将Na⁺泵入液泡，提高玉米的耐盐性。磷脂酶D（phospholipase D，PLD）及其水解产物磷脂酸（phosphatidic acid，PA）参与NO诱导质子转运活性和Na⁺／H⁺交换活性增加过程。干旱环境下，植物体内激素脱落酸（abscisic acid，ABA）的含量升高和重新分布诱导叶片表面气孔关闭、减少水分散失，从而维持植物体内水分平衡是提高植物抗干旱能力的重要方式。ABA诱导气孔关闭的内部信号系统、各种信号物质之间的互作和对话非常复杂，了解各种信号中间分子之间的位置关系将有助于我们更好地调控、操纵ABA诱导气孔关闭过程，为增强农作物的抗旱能力、提高农业生产提供理论依据。PLD、过氧化氢（hydrogen peroxide，H₂O₂）、一氧化氮（nitric oxide，NO）是已经发现的在ABA诱导气孔关闭中起关键作用的信号物质，PLDctl功能缺失或抑制H₂O₂、NO产生，ABA诱导气孔关闭受到抑制，但PLD和H₂O₂、NO的位置关系和相互作用还不是很清楚。拟南芥中存在12种PLD基因，具有不同的结构、生化和调节特性，因而参与不同的细胞过程。我们以拟南芥保卫细胞为研究体系，利用药理学、遗传学、分子生物学、细胞生物学和植物生理学手段，研究了ABA诱导气孔关闭过程中PLDα1、PLDδ、H₂O₂、NO之间的位置关系。结果发现：PLDα1、PLDδ都参与ABA诱导气孔关闭，pldα1、pldδ突变体气孔关闭对ABA处理不敏感；H₂O₂诱导pldα1气孔关闭，但不能诱导pldδ气孔关闭；PLDα1参与ABA诱导H₂O₂产生过程，而PLDδ响应H₂O₂作用。质膜NADPH氧化酶是保卫细胞中H₂O₂产生的主要来源，研究发现PLDα1通过介导ABA激活保卫细胞原生质体NADPH氧化酶活性参与ABA诱导H₂O₂产生：pldα1中ABA诱导NADPH氧化酶活性升高受到抑制，外施PLDα1的水解产物PA重新激活NADPH氧化酶活性；PLDα1／PA和蛋白磷酸酶ABI1结合正调控ABA诱导气孔关闭，突变PLDα1／PA-ABI1结合的必需氨基酸(第73位精氨酸，ABIl_R73A)对ABA诱导H₂O₂产生没有影响，说明PLDa1／PA参与H₂O₂产生不依赖PLDα1／PA-ABI1结合，但H₂O₂不能充分诱导ABIl_R73A气孔关闭，PA和NADAPH氧化酶、ABI1同时结合发挥作用是响应ABA信号所必需的。同时我们研究了PLDαl和NO在ABA诱导气孔关闭过程中的位置关系：pldal突变体中，NO产生对ABA不敏感，用正丁醇抑制PA产生部分抑制了ABA诱导NO产生，而外施二软脂酰磷脂酸（dipalmitoyl PA，16：0 PA）、二硬脂酰磷脂酸（distearoyl PA，18：0 PA）和二油酰磷脂酸（Dioleoyl PA 18：1PA）重新诱导NO产生，暗示PLDα1／PA在ABA诱导NO产生过程中发挥重要作用；外源NO诱导pldα1气孔关闭，PLDα1不参与H₂O₂诱导NO产生，进一步证实ABA诱导气孔关闭过程中，H₂O₂、NO位于PLDα1／PA下游起作用。硝酸还原酶（nitrate reductase，NR）与拟南芥中和NO产生相关的酶（Arabidopsis NO associated 1，AtNOA1）是植物体中已经确定的NO产生的主要来源，保卫细胞中NO产生主要来源于NR（Desikan等2002；Bright等2006）。为了进一步研究PLDa1／PA如何参与NO产生过程，我们克隆了拟南芥NR的两个结构基因NLA1和NLA2，并将其在大肠杆菌和烟草中表达，研究结果表明16：0 PA和18：0 PA结合NIA2、并激活其活性是PLDα1／PA参与NO产生的重要机理。同时我们也检测了NO对PLD活性的影响，活体实验表明NO可以提高叶肉细胞PLD活性，从而使得PLD和NO的关系更加复杂。我们提出了保卫细胞中PLDα1、H₂O₂、NO、PLDδ的位置关系模式图为：