磷脂酰肌醇是广泛存在于真核细胞中的脂类物质,对植物生长、发育、次生代谢物调控以及逆境信号传导等多种生理过程都起着非常重要的作用。磷脂酰肌醇-3-磷酸（PI3P）是磷脂酰肌醇的主要组成成分,由磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）催化产生。PI3P在膜动力学和运输调节的过程中发挥重要的作用,主要参与调控根毛生长、花粉发育、花粉管伸长、囊泡运输、气孔开关运动、液泡形态变化和微丝骨架动态变化等生物学过程。但目前关于PI3P调节植物生长发育,调节极性生长的详细机制所知甚少,还有待于进一步的研究。微丝以其动态变化参与多种生物过程的调节,在细胞质循环、下胚轴伸长、花粉管萌发、气孔运动、囊泡运输、细胞形态维持以及细胞分裂过程中发挥至关重要的作用。微丝蛋白一般以两种形式存在,球状单体和丝状聚合体的形式。微丝的动态变化在时间和空间上严格地受到微丝结合蛋白调节。微丝解聚因子（ADF）是一类重要的微丝结合蛋白,在植物中,ADF结合微丝蛋白直接参与微丝蛋白丝状聚合体的解聚,具有微丝蛋白切割和解聚活性,参与植物生长发育,调节气孔开关运动。ADF蛋白的微丝活性受到严格的调控,主要包括磷酸化介导的ADF失活、p H对ADF蛋白的调节以及磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸PI（4,5）P2结合ADF后介导的抑制作用。PI（4,5）P2结合ADF蛋白,减弱它们与微丝蛋白结合的能力,抑制微丝解聚。但是除了PI（4,5）P2以外的其它种类的磷脂酰肌醇还未被证明可以调节ADF的活性。本论文的研究和研究结果主要包括以下几个方面:1.PI3P合成降低,暗下下胚轴伸长受到抑制本实验通过分别施加PI3K的特异抑制剂Wortmannin与LY294002,处理拟南芥幼苗,抑制植物体内的PI3P的合成,观察拟南芥暗下下胚轴的伸长表型,发现Wortmannin与LY294002抑制拟南芥下胚轴的伸长。2.2×FYVE过表达转基因植株表现下胚轴伸长受抑制的表型FYVE为PI3P结合结构域,研究表明过表达PI3P结合结构域FYVE,可以干扰植物体内PI3P的合成代谢,模拟PI3P含量降低的环境,本研究通过构建2×FYVE过表达转基因株系,观察拟南芥暗下下胚轴的伸长表型,发现2×FYVE过表达转基因植株表现下胚轴伸长受抑制的表型。3.Wortmannin处理后下胚轴细胞中微丝的动态变化发生改变本实验还发现Wortmannin处理拟南芥幼苗,下胚轴细胞内微丝的解聚现象更明显,PI3P参与下胚轴中微丝动态的调节。4.本研究发现PI3P与微丝解聚因子ADF1结合已知PI3P参与暗下下胚轴伸长的过程,PI3P参与下胚轴中微丝动态的调节,为了进一步明确PI3P结合哪些微丝结合蛋白,调节微丝动态,参与调控下胚轴伸长的机理,本实验通过构建ADF1蛋白表达载体,纯化ADF1蛋白,通过体外点膜实验以及微量热泳动分析（MST）实验发现并验证了PI3P与ADF1结合。5.Wortmannin处理后,ADF1体内磷酸化水平降低用Wortmannin处理带有Flag标签的ADF1蛋白的拟南芥幼苗,在暗下处理4-5天后取材,用Flag标签的beads把ADF1蛋白IP下来,通过磷酸化抗体检测,发现PI3P可以调节ADF1的磷酸化水平。磷酸化作用在ADF1介导的肌动蛋白丝解聚的调节中起关键作用,而且ADF1参与暗下下胚轴的调节。本实验的创新点在于:本实验证明了PI3P与ADF1结合,调节ADF的磷酸化水平,PI3P参与调节微丝动态变化,调控下胚轴的伸长。这些结果对于进一步拓展PI3P的生物学功能具有创新意义,对于进一步发现探索ADF蛋白的调控机理具有重要价值。