衰老是生物界普遍存在的重要生理现象。叶片作为植物光合作用的重要场所,也是植物衰老最敏感的器官之一。叶片衰老的发生表明叶片的发育已经进入到最后阶段,在这个过程中营养物质会进行重新分配,如营养成分被转移到发育的种子或幼嫩的器官等生长旺盛的部位,从而实现营养物质的循环利用。叶片衰老是植物生长发育的一个必需过程,它不仅受到植物生长的外界环境的影响,也受到内部基因的表达调控。这个过程的发生涉及到植物的代谢以及信号途径等复杂有序的生理生化过程。目前大量与衰老有关的基因的研究及突变体的获得为在分子水平上对衰老的认识提供了极大的便利。　　蛋白质需要经过翻译后修饰(Posttranslational modification)才能获得完整的功能。在众多的翻译后修饰类型中,棕榈酰化(Palmitoylation)是一种重要的、可逆的翻译后修饰。催化棕榈酰化反应的酶被称之为棕榈酰基转移酶。本研究发现一种拟南芥棕榈酰基转移酶(PAT)对植物叶片的衰老起到重要的作用,其具体作用机制是通过影响细胞自噬的途径调控植物的衰老。通过对这种棕榈酰基转移酶的研究能够进一步揭示植物衰老的分子机制,同时也扩展了对棕榈酰基转移酶生物学的功能的认识。本实验的研究结果和主要结论如下:　　(1)PAT影响植物叶片的衰老　　本实验分离获得了PAT基因的两个T-DNA插入突变体。分析发现PAT的突变体在植物进入抽薹期时叶片衰老提前。分别对突变体和野生型进行生理水平及分子水平的检测。通过将野生型处于第三周时期的叶片与第五周时期的叶片相比较发现,叶片的电解质外渗及叶绿素含量都会产生一定幅度的变化,但在突变体中这种变化则变的极为显著。同时在分子水平上的检测发现衰老相关基因在突变体中表达量明显上调。　　为验证早衰的表型是否由发育时期提前等因素造成的,对野生型和突变体的开花时间及开花时的莲座叶数目分别做了统计,发现二者在时间上不存在差别。这说明PAT基因的缺失是在不影响拟南芥发育周期的前提下使衰老发生提前。　　(2)PAT基因组成型表达且所表达的蛋白定位在高尔基等小泡上　　利用启动子连接报告基因研究该基因的表达部位及表达模式,结果表明,PAT为组成型表达,在植物生长发育的多个时期及多种器官中都有表达。　　我们将PAT全基因组片段连接GFP荧光蛋白的表达载体转化pat纯合突变体,得到的转基因植株能够互补突变体的表型。因此确定突变体的表型的确是由PAT基因缺失造成的。通过荧光蛋白双标及药剂处理实验,检测到PAT定位在高尔基、TGN/EE及PVC上。对PAT酶活区关键的半胱氨酸残基进行点突变后转入纯合突变体植株,发现PATC/S仍然维持高尔基等的定位,但不能互补突变体的表型,说明PAT的功能主要是通过酶活来体现的。　　(3)PAT突变体中水杨酸合成及下游信号途径被增强了　　植物激素在植物叶片衰老的过程中起重要的调节作用。通过将pat与茉莉酸途径、水杨酸途径、乙烯途径等相关的突变体coi1-2、npr1-5、ein2-1等杂交,发现将npr1-5植株引入到PAT的纯合突变体中时,pat早衰的表型被明显的抑制。分子水平检测衰老相关基因的表达量也没有上调。检测在pat突变体中SA合成及下游信号途径的基因表达量上调的数据也暗示PAT调控叶片的衰老是通过SA的合成及信号途径起作用的。　　(4)PAT调控细胞自噬　　细胞自噬的突变体均呈现早衰的表型,并且在这些细胞自噬的突变体中水杨酸的合成及信号途径也被增强。说明细胞自噬通过抑制SA的合成和信号途径以延缓叶片的衰老。与atg的突变体类似,pat也对碳饥饿更为敏感。如通过黑暗处理第三周的PAT突变体、野生型和细胞自噬中的突变体atg7,发现pat的黄化速度比野生型要快,但比atg7要慢一些。进一步的数据显示在pat的突变体中,自噬小体能够正常的形成和运输,但在随后的与液泡融合过程中出现异常,导致自噬小体不能被正常降解。　　综上所述,表明PAT的缺失能够导致植物的早衰,PAT通过影响细胞自噬,进而抑制SA的合成及信号以调控植物的衰老。