目的:无论在原核生物还是真核生物中,离子对细胞的生长都是至关重要的,过量的离子可能对细胞产生毒性,维持细胞内离子稳态是生物体重要的生理功能。在人体中,遗传缺陷引起的钠离子稳态失衡会增加患高血压的风险;在农业中,盐胁迫会抑制农作物生长,导致植株死亡,利用基因工程修饰钠离子稳态相关蛋白可能会增加农作物耐盐性。因此,研究钠离子稳态对包括医学、微生物学和农业在内的许多领域具有重要意义。对裂殖酵母细胞中离子稳态的研究不仅有助于我们理解细胞如何调节金属离子稳态,还有助于鉴定人类中的同源系统,这将为研究细胞内离子稳态失衡引起的人类疾病提供思路和线索。方法:本研究使用模式生物粟酒裂殖酵母,在全基因组范围内对表现为NaCl耐性的基因敲除株进行了筛选鉴定,通过划线培养法和倍比稀释培养法筛选鉴定具有钠耐受性的基因敲除株;利用生物信息学方法对筛选得到基因的相关功能及生物过程进行分析;利用荧光显微镜观察基因敲除株液泡形态及膜运输功能;并再次通过倍比稀释培养法验证钠耐性基因敲除株对其他离子和药物的敏感性;在活细胞内检测钠耐性基因敲除株钙调磷酸酶活性;使用水母发光蛋白测定细胞质钙离子浓度;使用荧光显微镜观察相关离子转运蛋白细胞内定位。结果:通过全基因组筛选,我们确定了34个NaCl耐受性的基因敲除株。根据基因功能分成9个组,最大的一个基因功能分组由10个与膜运输相关的基因组成,其中有7个是ESCRT系统的组成部分。所有表现出钠耐受性的ESCRT基因敲除株在液泡融合中也表现出缺陷,并且观察到高尔基体到液泡的转运过程出现障碍。同时,这些ESCRT基因敲除株对NaCl以外的阳离子盐,包括LiCl、CoCl₂和MgCl₂表现出耐受性,但它们对KCl、CaCl₂、NiSO₄和MnCl₂表现出敏感性。与野生型裂殖酵母细胞相比,具有钠耐受性的ESCRT基因敲除株对氟尿嘧啶、他莫昔芬和胺碘酮的耐受性比较明显,对其他抑制酵母生长的药物的敏感性更高或类似。进一步研究发现钠耐受性ESCRT基因敲除株钙调磷酸酶活性随NaCl、CaCl₂浓度依赖性增强,并且其基础活性比野生型强。同时发现ESCRT基因敲除株细胞内钙离子浓度比野生型高。但是具有钠耐受性的ESCRT基因敲除株钙离子转运蛋白Trp663和Trp1322的定位与野生型没有区别。结论:1、筛选确定了34个NaCl耐受性的基因敲除株,其中,最大的一个基因功能分组是由10个与膜运输相关的基因组成,10个基因中的7个是ESCRT系统的组成部分。2、ESCRT基因敲除株表现出液泡融合以及高尔基体至液泡运输过程的缺陷。3、ESCRT系统在药物/离子的敏感性中起到重要作用。4、ESCRT基因敲除株钙调磷酸酶活性比野生型高。5、ESCRT基因敲除株胞质钙离子浓度比野生型高。