摘要
脂磷酸磷酸酶(lipidphosphatephosphatase,LPP)是一类催化含磷酸基团的脂质如磷脂酸(phosphatidicacid,PA)和二脂酰甘油焦磷酸(diacylglycerolpyrophosphate,DGPP)去磷酸化而生成二脂酰甘油(diacylglycerol,DAG)的脂质磷酸酶。PA和DAG均是脂质信号分子，也是膜质代谢过程中的重要中间体，广泛参与生物生长发育和逆境胁迫反应过程。目前，有关脂磷酸磷酸酶的研究大多限于动物，植物方面的研究相对滞后，其生物学功能和分子调控机制有待进一步探索。本研究分析了水稻LPP?5的生物学功能及分子调控。结果表明LPPα5在水稻的生长发育过程中起着正调控作用。相比于野生型，LPP?5缺失导致植株生长受阻，植株变矮，叶色变浅特别是生长后期叶片黄化，叶绿素含量明显低于对照野生型，且叶绿体类囊体膜结构发生缺陷。这些缺陷表型均可被LPP?5基因的回补而得到恢复，表明LPP?5在植物生长和类囊体膜形成中的重要性。由LPP?5启动子驱动GUS报告基因的表达分析表明LPP?5在绿色和生长旺盛组织如叶片、根尖及根毛发生点的表达量明显高于其它组织。通过绿色荧光融合蛋白观察发现LPP?5主要定位于内质网。为分析其生化特性和分子调控机制，本研究进一步通过大肠杆菌表达了LPPα5重组蛋白。结果表明LPP?5可催化PA、DGPP和溶血磷脂酸(lysophosphatidicacid,LPA)，分别生成DAG和单脂酰甘油(monoacylglycerol,MAG)。LPPα5活性在pH7.0条件下最高，且不依赖于Mg2+，也不受微摩尔浓度的Ca2+、Mn2+和Fe3+等金属离子的影响，但受N-乙基马来酰亚胺(N-ethylmaleimide,NEM)所抑制。通过分析植株体内脂质代谢组分，结果显示LPPα5缺失导致叶片的单半乳糖二脂酰甘油(monogalactosyldiaclyglycerol,MGDG)、双半乳糖二脂酰甘油(digalactosyldiacylglycerol,DGDG)和磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine,PE)含量显著低于野生型。表明在叶片组织LPP?5活性产生的DAG主要为糖脂MGDG和DGDG合成提供前体物；而在根部组织LPP?5的缺失导致DAG含量显著低于野生型。表明LPP?5活性在不同组织起不同的作用：叶片LPP?5活性为糖脂合成提供底物DAG，从而调控叶绿体膜脂的正常累积和光合作用的正常运行；根部LPP?5活性通过DAG信号正调控根部生长。 此外，本研究还初步分析了LPP家族另一成员LPP?2。结果表明LPP?2缺失导致植株叶片变窄，植株生长也明显受到抑制，但不影响叶色和叶绿素含量。其生化分析表明LPP?2的活性低于LPP?5,且仅催化PA，而对LPA催化活性极低。这些结果表明，不同LPPs具有不同的生物学功能和分子调控机制。
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