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植物质膜H+-ATPase被称为植物生命活动的“主宰酶”(master enzyme),在植物生长发育和逆境胁迫响应过程中发挥着非常重要的作用。质膜H+-ATPase通过水解ATP跨膜转运质子,建立细胞质膜两侧的质子差和电势差,为大量质膜载体蛋白和通道蛋白的次级运输提供驱动力。之前的研究发现植物体内蛋白激酶、蛋白磷酸酶和分子伴侣蛋白等参与调控质膜H+-ATPase的活性。植物内源有机小分子物质是植物在适应复杂多变的环境中产生的,大多具有复杂的分子结构和特殊多样的生物学活性,但是它们是否参与调控质膜H+-ATPase的活性目前尚未报道。为了寻找参与调控质膜H+-ATPase活性的植物内源有机小分子物质,我们分别从氯化钠盐水处理和无盐的水处理的拟南芥根中提取有机小分子物质的粗提浸膏,依据建立的质膜H+-ATPase活性导向分离模型,利用现代天然产物化学分离技术,对粗提浸膏中有机小分子物质进行逐级反复柱层析(硅胶柱层析、凝胶柱层析和高效液相制备色谱)分离,得到激活或抑制质膜H+-ATPase活性的组分,并进一步利用现代波谱和质谱等技术,对活性组分中的化合物进行结构解析鉴定。实验结果显示,从激活组分中分离鉴定到化合物油酸(C18:1),亚油酸(C18:2),亚麻酸(C18:3),从抑制组分中分离鉴定到脂类物质1(lipid 1,L1)。进一步的体外活性验证实验显示,外源添加C18:1,C18:2和C18:3的标准品激活质膜H+-ATPase的活性,外源添加L1的标准品抑制质膜H+-ATPase的活性;同时,体内活性验证实验显示,ssi2突变体中C18:1,C18:2和C18:3的含量降低,质膜H+-ATPase的活性降低;L1合成缺失突变体mutantl和mutnt2中L1的含量降低,质膜H+-ATPase的活性提高,并且其突变体呈现盐耐受表型。进一步的生化结合实验表明,C18:1,C18:2,C18:3和L1都与质膜H+-ATPase AHA2的C末端有直接的相互作用。以上结果表明,拟南芥内源有机小分子物质C18:1,C18:2,C18:3通过结合质膜H+-ATPase AHA2的C末端正调控其活性;L1通过结合质膜H+-ATPase AHA2的C末端负调控其活性。此外,实时荧光定量PCR实验发现,编码代谢L1到脂类物质2(lipid 2,L2)的关键酶基因Gene-L2受盐诱导表达上调,并且质谱定量分析实验结果显示,盐胁迫下拟南芥质膜中L2/L1比例增加;同时,对L2的活性评价发现,L2可以激活质膜Na+/H+反向转运蛋白的活性,但不影响质膜H+-ATPase的活性,表明在盐胁迫条件下,拟南芥质膜中L1可能通过下游代谢为L2,一方面解除L1对质膜H+-ATPase活性的抑制作用,释放其活性,另一方面L2激活质膜Na+/H+反向转运蛋白的活性,提高植物的耐盐能力。综上所述,植物内源有机小分子物质C18:1,C18:2和C18:3在盐胁迫条件下正调控质膜h+-ATPase的活性;植物内源有机小分子物质L1在非盐胁迫条件下负调控质膜h+-ATPase的活性,而在盐胁迫条件下可能通过下游代谢为L2,参与植物的盐胁迫响应过程。本研究结合天然产物化学技术,发现了调控植物质膜H+-ATPase活性的内源有机小分子物质,丰富了人们对质膜H+-ATPase活性调控的认识,同时为内源有机小分子物质参与调节其它功能蛋白的研究提供了新的研究思路和方法。