趙阿慧 王憲國(guó) 董劍，2 侯佐 趙萬(wàn)春，2 高翔，2 楊明明，2

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，楊凌 712100；2.陜西省小麥新品種培育工程研究中心，楊凌 712100；3.陜西省寶雞市種子管理站，寶雞 721006）

在自然界中，磷脂酶廣泛存在，是一種能在特定酯鍵上水解磷脂底物的酶類，根據(jù)其底物中磷脂裂解鍵的位置可分為磷脂酶A1（phospholipase A1，PLA1）、磷脂酶 A2（phospholipase A2，PLA2）、磷脂酶B（phospholipase B，PLB）、磷脂酶C（phospholipase C，PLC）和磷脂酶D（phospholipase D，PLD）（圖1）［1］。這五種磷脂酶在結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)制和功能上有很大差異，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［2］、動(dòng)植物生長(zhǎng)代謝［3-5］、細(xì)菌［6］和真菌［7］致病機(jī)制等方面也具有多樣作用。其中，磷脂酶C參與動(dòng)植物以及細(xì)菌信號(hào)通路，并發(fā)揮重要作用［8］。

PLC基因已經(jīng)在動(dòng)物、植物、酵母、細(xì)菌等多種生物中被鑒定。動(dòng)物中的PLC基因分為6類和13個(gè)亞型，即 PLC-β1-4、PLC-γ1-2、PLC-δ1-5、PLC-ε、PLC-η1-2 和 PLC-ζ［9］。這些 PLC 基因的結(jié)構(gòu)、作用機(jī)制、生理功能不盡相同，但它們對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、人類疾病治療等方面都有重要的作用。植物中的磷脂酶C分為特異性磷脂酶C（phosphoinositide-specific phospholipase C，PI-PLC）和非特異性磷脂酶C（nonspecific phospholipase C，NPC），PI-PLC主要水解磷脂酰肌醇類，生成2個(gè)信號(hào)分子，參與植物體內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、生物與非生物的脅迫響應(yīng)及諸多其他功能；NPC的水解產(chǎn)物同樣也能參與到植物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)、介導(dǎo)信號(hào)通路及各種脅迫中，值得注意的是它在磷酸鹽短缺中具有重要作用。本文就近年來(lái)植物中PLC的分類、結(jié)構(gòu)、生化特性與生理功能研究進(jìn)行總結(jié)，以期為植物PLC基因的功能研究提供幫助。

1 植物磷脂酶C的分類

磷脂酶C是一種重要的水解酶類，與植物的多種生理和抗逆功能有關(guān)。磷脂酶C根據(jù)其水解磷脂的底物不同，可分為PI-PLC和NPC［10-11］。其中PIPLC主要定位于細(xì)胞質(zhì)膜上［12］，水解4，5二磷脂酰肌 醇（phosphatidylinositol 4，5- bisphosphate，PIP2）產(chǎn)生三磷酸肌醇（inositol 1，4，5- trisphosphate，IP3）和二酰甘油（1，2-diacylglycerol，DAG），DAG和IP3作為第二信使，在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和級(jí)聯(lián)擴(kuò)大中起著重要作用［13］。同時(shí)，該基因受Ca2+的調(diào)控，在植物發(fā)育的不同的器官和組織、不同階段，以及在各種非生物脅迫和生物脅迫條件下都有不同的表達(dá)模式。NPC可以水解磷脂酸（phosphatidic acid，PA）、磷脂酰乙醇胺（Phosphatidylethanolamine，PE）等物質(zhì)，從而生成DAG和頭部帶有磷酸基團(tuán)的小分子化合物，在干旱、高鹽、低磷等非生物脅迫下發(fā)揮重要作用［14-15］。目前，擬南芥基因組中有9個(gè)PI-PLC基因和6個(gè)NPC基因［16］，水稻基因組中有4個(gè)PIPLC基因和5個(gè)NPC基因［2，17］，番茄基因組中有6個(gè)PI-PLC基因，楊樹基因組中有7個(gè)PI-PLC基因［18］，小麥基因組中有11個(gè)PI-PLC基因和15個(gè)NPC 基因［19］。

2 磷酸肌醇特異性磷脂酶C

2.1 磷酸肌醇特異性磷脂酶C的結(jié)構(gòu)

PI-PLC的催化結(jié)構(gòu)域X和Y兩側(cè)均有調(diào)控序列［20］（圖2）。X、Y催化結(jié)構(gòu)域和EF手型結(jié)構(gòu)域在動(dòng)植物中共有。所有PI-PLC的催化活性依賴于X、Y結(jié)構(gòu)域，它們是磷脂酶C最保守的2個(gè)結(jié)構(gòu)域。EF手型結(jié)構(gòu)域由2-4個(gè)螺旋折疊的序列組成，可與底物和Ca2+結(jié)合，植物PI-PLC中只有后2個(gè)EF結(jié)構(gòu)域，是否能與鈣離子結(jié)合的機(jī)制有待進(jìn)一步研究［21］。在植物應(yīng)答外界生物脅迫的過(guò)程中，EF手型結(jié)構(gòu)域還具有調(diào)控還原型輔酶Ⅱ氧化酶RBOHD的功能［22］。植物PI-PLC結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是沒(méi)有pleckstrin同源結(jié)構(gòu)域（pleckstrin homology domain，PH 結(jié)構(gòu)域），與動(dòng)物中 PLC-ζ的結(jié)構(gòu)相似［23］。C2結(jié)構(gòu)域是PI-PLC都具有的一個(gè)結(jié)構(gòu)域，它與Ca2+結(jié)合，引起磷脂酶C疏水性發(fā)生變化，并能優(yōu)化膜催化核心的磷脂水解率［24］；C2結(jié)構(gòu)域還選擇性地去結(jié)合磷脂，如磷脂酰絲氨酸（phosphatidylserine，PS）、 磷 脂 酰 膽 堿（phosphatidylcholine，PC）和PE［25］。

2.2 磷酸肌醇特異性磷脂酶C的生化特性

PI-PLC對(duì)質(zhì)膜起著至關(guān)重要的作用。PI-PLC的首選底物是PIP2，其次是磷脂酰肌醇磷酸酯（phosphatidylinositol phosphate，PIP），然后是磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）。PIP2斷裂產(chǎn)生DAG和IP3，DAG激活鈣依賴性蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）［20，26］，然后磷酸化下游效應(yīng)器，激活一系列細(xì)胞功能，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、細(xì)胞極性和信號(hào)的空間分布。IP3是一個(gè)水溶性的小分子，它從細(xì)胞膜向外擴(kuò)散，并通過(guò)胞質(zhì)溶膠誘導(dǎo)胞內(nèi)儲(chǔ)存的Ca2+從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放出來(lái)。反之，細(xì)胞質(zhì)中的Ca2+水平迅速升高，引起細(xì)胞信號(hào)激活的特征性鈣峰。一旦內(nèi)質(zhì)網(wǎng)儲(chǔ)備耗盡，它們就會(huì)通過(guò)儲(chǔ)備的鈣通道補(bǔ)充。Ca2+激活下游轉(zhuǎn)錄因子，進(jìn)而激活多種基因的調(diào)控通路。PI-PLC信號(hào)通路可以調(diào)節(jié)植物細(xì)胞增殖、分化、受精、細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)以及基因表達(dá)的改變。

圖2 PLCs 結(jié)構(gòu)域簡(jiǎn)圖Fig.2 PLCs domain diagram

高等植物PI-PLC屬于PLC-ζ類，缺乏G蛋白調(diào)控的PLC-β或者PLC-ε型中的保守序列。PI-PLC通常被認(rèn)為水解PIP2，產(chǎn)生IP3，通過(guò)配體門控受體釋放細(xì)胞內(nèi)Ca2+。然而，植物缺乏這種受體，并且與哺乳動(dòng)物細(xì)胞相比，表現(xiàn)出極低的PIP2水平。同時(shí)植物基因組中缺乏PKC的同源序列，所以沒(méi)有證據(jù)表明DAG在信號(hào)傳導(dǎo)中起作用［27］。相比之下，有大量證據(jù)表明磷脂酸在植物中起著信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。植物中的DAG在鹽、低溫、高滲透等非生物脅迫和微生物病害等生物脅迫下被二酰甘油激酶（DAG kinase，DGK）磷酸化生成PA，而PA可以促進(jìn)植物對(duì)逆境脅迫進(jìn)行響應(yīng)［16，28］。類似地研究證明，植物在受到干旱、脫落酸（abscisic acid，ABA）等非生物脅迫后，PA生成量有所增加，而PA是PI-PLC的特異性水解產(chǎn)物，所以間接證明PI-PLC有促進(jìn)植物抵抗外界非生物脅迫的能力［29］。然而植物PIPLC及其反應(yīng)產(chǎn)物的確切作用是什么，仍需要進(jìn)一步研究。

2.3 磷酸肌醇特異性磷脂酶C的生理功能

據(jù)報(bào)道，PI-PLC參與了多種細(xì)胞發(fā)育和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，以響應(yīng)干旱、高鹽、低溫和高溫等非生物脅迫和生物脅迫。如小麥、水稻、玉米、煙草、馬鈴薯、番茄和擬南芥等受生物脅迫及非生物脅迫過(guò)程中，一些PI-PLC基因的表達(dá)顯示上調(diào)或下調(diào)。另外，研究發(fā)現(xiàn)，增加特定的PI-PLC基因表達(dá)量也可以顯著改善植物對(duì)鹽、干旱及激素等的耐受性。因此，PI-PLC基因是未來(lái)產(chǎn)生耐逆高產(chǎn)作物品種的潛在遺傳操作候選基因。

2.3.1 非生物脅迫

2.3.1.1 滲透脅迫 NaCl/KCl和甘露醇、山梨醇等滲透脅迫誘導(dǎo)劑引起IP3水平在短時(shí)間內(nèi)快速升高，并在抗?jié)B透脅迫方面具有積極作用［30-32］。Deng等［33］發(fā)現(xiàn)水稻OsPI-PLC4影響滲透脅迫誘導(dǎo)的PA、IP3和Ca2+等含量的變化，并積極調(diào)節(jié)水稻對(duì)鹽和干旱的反應(yīng)。在植物滲透脅迫期間，會(huì)快速觸發(fā)Ca2+信號(hào)，這可能會(huì)激活SOS（鹽過(guò)度敏感）途徑，將Na+擠出細(xì)胞，從而減少細(xì)胞質(zhì)中有毒Na+的數(shù)量。這表明OsPI-PLC1通過(guò)調(diào)節(jié)鹽脅迫誘導(dǎo)的Ca2+信號(hào)的形成而促進(jìn)水稻的耐鹽性。同時(shí)，在鹽脅迫的條件下，水稻和擬南芥中PI-PLC基因的表達(dá)量會(huì)增加［34］。其中，AtPI-PLC1參與不依賴ABA的高滲脅迫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；AtPI-PLC2參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脅迫反應(yīng)和生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)的生長(zhǎng)發(fā)育；AtNPC4可以提高擬南芥對(duì)高滲透脅迫的抗性［35］。

脯氨酸是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物體內(nèi)積累以減輕滲透脅迫作用。在擬南芥中，PI-PLC水解產(chǎn)生IP3調(diào)節(jié)鈣離子釋放，隨后導(dǎo)致脯氨酸積累，以響應(yīng)鈣離子，而非離子高滲脅迫［36］。然而，在鹽和滲透脅迫條件下，PI-PLC對(duì)細(xì)胞滲透壓水平有積極的影響［37］。ABA是一種重要的植物應(yīng)激激素，在脅迫下積累，控制許多植物防御反應(yīng)［38-39］。在植物中，PI-PLC似乎積極參與ABA依賴的信號(hào)傳遞，如AtPI-PLC6可以被ABA誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)，AtPI-PLC6、AtPI-PLC7和AtPI-PLC8的表達(dá)量可以被生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素、鹽脅迫、干旱脅迫和冷脅迫誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)［16，40］。

2.3.1.2 低溫脅迫 磷脂酶是將磷脂水解成脂肪酸或親脂物質(zhì)的酶。它們通過(guò)改變質(zhì)膜脂質(zhì)成分影響低溫和抗凍性［41］。在低溫脅迫下，植物中幾種基于磷脂的信號(hào)途徑被迅速激活。這些途徑包括PLD和PLC與DGK（PLD&PLC/DGK）結(jié)合，直接或間接導(dǎo)致PA的產(chǎn)生［28］。近年來(lái)，PA已被確認(rèn)為是參與調(diào)節(jié)植物、動(dòng)物和真菌細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)的重要細(xì)胞介質(zhì)［42-44］。PA包含一小類膜脂，其中磷酸甘油與2個(gè)脂肪酸鏈酯化。PA的含量和分子形式對(duì)植物的抗寒性和抗凍性有重要影響。在ABA處理的擬南芥葉片中，PA的含量增加了大約50%［45-46］，而在冷凍過(guò)程中，擬南芥葉片中的PA水平升高了5倍以上［47］。此外，徐小靜等［48］通過(guò)冷脅迫處理擬南芥幼苗發(fā)現(xiàn)，AtPI-PLC6 mRNA的轉(zhuǎn)錄受到冷脅迫的誘導(dǎo)，AtPI-PLC6可能參與了植株對(duì)冷脅迫的響應(yīng)；玉米中ZmPI-PLC5在低溫脅迫下表達(dá)量上調(diào)［49］。

2.3.1.3 干旱脅迫 鈣調(diào)蛋白、G蛋白、PLC、PLD及蛋白激酶等間接參與水分脅迫的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，從而起到應(yīng)對(duì)干旱脅迫的作用［50-51］。當(dāng)在干旱脅迫或者鹽脅迫下，小麥TaPI-PLC1［52］、綠豆VrPIPLC3［53］、煙草 NtPI-PLC1、馬鈴薯 StPI-PLC1 和 StPIPLC2［54］等基因上調(diào)或下調(diào)表達(dá)。也有研究表明干旱脅迫下，PI-PLC和肌醇六磷酸（inositol 6-phosphate，IP6）參與ABA信號(hào)傳遞和調(diào)節(jié)氣孔開(kāi)閉［55］。擬南芥中的AtPI-PLC2通過(guò)控制水楊酸（sclicylic acid，SA）和茉莉酸甲酯（jasmonic acid，JA）的含量控制PA的生成，進(jìn)而抵抗干旱脅迫［56］。

2.3.1.4 熱脅迫 高溫對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育造成嚴(yán)重影響，在熱脅迫下，細(xì)胞膜流動(dòng)性和鈣離子信號(hào)途徑和產(chǎn)地高溫信號(hào)密切相關(guān)，這些信號(hào)的傳導(dǎo)成為耐熱性的關(guān)鍵步驟。在熱激反應(yīng)中，IP3與受體結(jié)合引起鈣離子濃度瞬間變化，并通過(guò)一系列途徑使熱激轉(zhuǎn)錄因子激活熱激蛋白的表達(dá)，進(jìn)而參與植物對(duì)高溫脅迫的適應(yīng)［57］。在豌豆中，熱脅迫激活PLC的表達(dá)并且與水楊酸共同參與耐熱調(diào)控［58］。在番茄中，熱處理后，PLC3和PLC6顯著上調(diào)表達(dá)［7］。AtPLC3和AtPLC9在擬南芥中參與耐熱中的作用也被報(bào)道［57，59］，AtPLC3缺失突變體熱處理 1 h后，與野生 型 相 比，AtHSP18.2、AtHSP25.3、AtHSP70-1和AtHSP8-3均下調(diào)表達(dá)30%，而在AtPLC3過(guò)表達(dá)的轉(zhuǎn)基因擬南芥中，4個(gè)蛋白的表達(dá)均提高1.5-2.0 倍，表明PLC3基因可能是通過(guò)調(diào)節(jié)HSP的表達(dá)來(lái)提高擬南芥的耐熱性［60］，敲除AtPLC9使擬南芥耐熱性降低，而過(guò)表達(dá)AtPLC9可以進(jìn)一步提高擬南芥的耐熱性，同時(shí)敲除AtPLC3和AtPLC9與單突變體相比會(huì)進(jìn)一步降低擬南芥的耐熱性［59］。小麥分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室前期研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小麥在熱處理下，小麥PLC基因的表達(dá)量顯著提高，在PLC蛋白抑制劑U73122處理下，PLC基因的表達(dá)量降低，小麥幼苗對(duì)熱脅迫的敏感性增強(qiáng)［61］。而關(guān)于PLC基因參與的耐熱調(diào)控機(jī)制，可能是通過(guò)改變鈣離子濃度，進(jìn)一步調(diào)控?zé)峒まD(zhuǎn)錄因子與熱激元件的結(jié)合活性，從而影響熱激蛋白的合成和表達(dá)［34］。

2.3.1.5 其他脅迫 在植物中，還有一些脅迫信號(hào)通過(guò)PI-PLC途徑在植物細(xì)胞中傳遞。低氧誘導(dǎo)水稻根系快速積累與G蛋白無(wú)關(guān)的IP3。這種PLC的激活通過(guò)IP3敏感的鈣通道、鈣離子和鈣調(diào)素進(jìn)一步傳遞，這些鈣離子和鈣調(diào)素是在厭氧脅迫期間γ-氨基丁酸積累和細(xì)胞鉀流失所必需的［62］；在鋁處理后的咖啡懸浮細(xì)胞中，能快誘導(dǎo)IP3積累［63］，油菜根體內(nèi)銅過(guò)量能迅速增加DAG的積累［64］，而IP3和DAG間接反映PI-PLC的活性。

2.3.2 生物脅迫 植物固有免疫使植物對(duì)潛在的傳染性病原體（病毒、細(xì)菌和真菌）有抵抗力。激活植物防御的免疫原性信號(hào)有多種形式。磷脂酶和磷脂衍生分子被認(rèn)為是免疫防御形式的內(nèi)在組成部分［65-67］。

在生物脅迫下，PI-PLC基因的轉(zhuǎn)錄激活是常見(jiàn)的。在番茄中，一些PI-PLC基因家族成員被確定為植物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分［7］，SlPI-PLC4和SlPI-PLC2表達(dá)量下調(diào)，則損害木聚糖酶的功能［68-69］。在生物脅迫條件下，SlPI-PLC4和SlPI-PLC6對(duì)番茄抗黃曲霉菌、大麗花黃萎病菌和丁香假單胞菌的過(guò)敏反應(yīng)和植株抗性的發(fā)生具有顯著的調(diào)控作用。在擬南芥中，AtPI-PLC2突變體的根對(duì)衣霉素誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)更加敏感［55］。以上結(jié)果都表明PI-PLC參與了植物對(duì)生物脅迫的響應(yīng)。綜上所述，植物PIPLC在響應(yīng)不同脅迫的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中發(fā)揮著重要作用，是細(xì)胞調(diào)控系統(tǒng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)關(guān)鍵中樞。然而，PI-PLC基因在非生物和生物脅迫響應(yīng)中的作用機(jī)制等尚需進(jìn)一步研究。

3 非特異性磷脂酶C

3.1 非特異性磷脂酶C的結(jié)構(gòu)

當(dāng)植物NPC首次被發(fā)現(xiàn)時(shí)，它們與任何其他已知的植物磷脂酶家族成員沒(méi)有關(guān)系。通過(guò)比對(duì)擬南芥NPC與結(jié)核分枝桿菌PLC，發(fā)現(xiàn)3個(gè)與已知植物磷脂酶區(qū)域無(wú)關(guān)的保守區(qū)域［14］。雖然NPC亞家族在進(jìn)化中出現(xiàn)得很早，但細(xì)菌、植物和無(wú)脊椎動(dòng)物的譜系都有各自不同的NPC序列特征。NPC蛋白雖然沒(méi)有其他植物磷脂酶家族成員含有的C2、X、Y、EF-hand等結(jié)構(gòu)域，但它包含一個(gè)中心磷酸酯酶結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域通常存在于具有酯酶活性的酶中，如NPC和酸性磷酸酶，可以水解磷脂，因此，NPC被歸為PLC的一個(gè)亞家族［70］。

3.2 非特異性磷脂酶C的生化特性

NPC是PLC的一種亞型，它能水解一系列膜磷脂［71］，如磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸，磷脂酰甘油和磷脂酸［72］，并生成DAG和帶有磷酸基團(tuán)的頭部。NPC首先在致病細(xì)菌Cl.welchii中發(fā)現(xiàn)［73］，它具有卵磷脂酶C一樣的活性，能導(dǎo)致宿主細(xì)胞質(zhì)膜溶解。因此，NPC也被稱為PC-PLC，但細(xì)菌PI-PLC屬于分泌性致病因子，且通常具有毒性［74］。隨后NPC作為具有信號(hào)功能的新型磷脂酶在植物歐芹和煙草細(xì)胞中被鑒定［75］。與PI-PLC只用PIPs作為底物不同，NPC的底物廣泛，主要是膜磷脂類，如PC和PE作為底物，不水解PIP2。AtNPC4和AtNPC5的重組蛋白表明PLC對(duì)PC和PE的活性［76］。同樣，最近克隆的AtNPC2和AtNPC6對(duì)PC和PE的活性幾乎相同［77］。對(duì)AtNPC2、AtNPC4和AtNPC6進(jìn)行了PA水解測(cè)試，但均未顯示出顯著的磷酸酶活性［77-78］，這表明NPC是一種磷酸二酯酶。然而，AtNPC3被證明具有PA磷酸酶的功能，盡管其氨基酸序列與其他NPCs高度同源［79］。值得注意的是，水稻OsNPC1被證明用PC和雙半乳糖基甘油二酯（digalactosyldiacylglycerol，DGDG）作為底物［80］。另外，Cai等［81］表明在擬南芥中 AtNPC6 水解單半乳糖二?；视停╩onogalactosyldiacylglycerol，MGDG）和DGDG。因此，需要進(jìn)一步的生化和酶學(xué)研究來(lái)闡明底物特異性的分子機(jī)制。

3.3 非特異性磷脂酶C的生理功能

NPC活性在干旱、低溫等非生物脅迫以及生物脅迫下會(huì)發(fā)生變化。在植物細(xì)胞中，對(duì)Al、油菜素類固醇和激發(fā)子的反應(yīng)，NPC活性和DAG的產(chǎn)生發(fā)生了快速變化。在快速啟動(dòng)子的控制下，這些反應(yīng)比從頭合成蛋白質(zhì)要快［82］。NPC活性的變化可以歸因于通過(guò)翻譯后修飾或細(xì)胞內(nèi)易位刺激預(yù)合成的酶。因此，NPC在植物細(xì)胞中具有一定的生理作用。

3.3.1 非生物脅迫 棉花GhNPC3僅在鹽脅迫下優(yōu)先表達(dá)。水稻中OsNPC2對(duì)鹽更敏感，在鹽脅迫下其表達(dá)量增加了近8倍。擬南芥在鹽脅迫下幼苗根中NPC4表達(dá)量增加了12倍，提高了NPC活性以增加DAG的產(chǎn)量［83-84］。此外，在鹽脅迫和高滲透條件下，過(guò)表達(dá)AtNPC4的轉(zhuǎn)基因株系具有較高的萌發(fā)水平，并能保持更大的根長(zhǎng)和干重［71，85］。AtNPC5-1突變體在輕度鹽脅迫（75 mmol/L NaCl）下產(chǎn)生的側(cè)根較少［86］。因此，NPC5可能參與了輕度鹽脅迫下側(cè)根的發(fā)育。

擬南芥幼苗在37℃熱脅迫處理2 h后，AtNPC3的表達(dá)水平增加14.6倍［87］，表明NPC在植物耐熱性方面起著重要作用。AtNPC1缺失突變體顯示基礎(chǔ)耐熱性受損，而與野生型相比，AtNPC1的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了植株對(duì)高溫脅迫的抵抗力［88］。在熒光PC培養(yǎng)的煙草By-2細(xì)胞中，熱脅迫增加了熒光DAG的產(chǎn)生，這表明NPC活性是由熱脅迫誘導(dǎo)的。棉花GhNPC5和GhNPC9在高溫脅迫下被強(qiáng)烈誘導(dǎo)［89］。以上發(fā)現(xiàn)為理解NPC在熱應(yīng)激反應(yīng)中的潛在作用提供了一些線索。

鋁的毒性可通過(guò)細(xì)胞膜去極化、破壞離子通量和鈣穩(wěn)態(tài)快速抑制根系生長(zhǎng)，并影響細(xì)胞骨架［90-91］。某些磷脂酶和脂質(zhì)中間體在鋁脅迫中起信號(hào)傳導(dǎo)或代謝作用［92］。煙草By-2經(jīng)過(guò)Al處理過(guò)后其細(xì)胞中DAG積累的減少依賴于NPC活性，表明DAG在鋁脅迫中發(fā)揮了重要作用［93］。

NPC與PLC最大的不同在于NPC對(duì)磷酸鹽短缺的響應(yīng)。在磷酸鹽短缺時(shí)，有機(jī)磷酸鹽可以從膜磷脂中被動(dòng)員，膜磷脂吸收了植物細(xì)胞中1/3的磷。NPC能夠通過(guò)將含磷酸鹽的頭基團(tuán)從磷脂酰膽堿或其他磷脂中分離來(lái)促進(jìn)這種活動(dòng)［94-95］。在磷酸鹽缺乏的情況下，擬南芥中PC含量的短暫增加伴隨著DAG的快速下降，表明AtNPC4被激活［96］。AtNPC4在缺乏磷酸鹽的擬南芥中得到了較高的表達(dá)［14］。AtNPC5表達(dá)量增加，T-DNA突變體的AtNPC5在磷酸鹽缺乏期間DGDG積累減少，PI缺失導(dǎo)致擬南芥根中的NPC5特異性激活［97］。有趣的是，雖然AtNPC4和AtNPC5的表達(dá)水平在磷酸鹽饑餓期間被顯著誘導(dǎo)，但磷酸鹽攝取的恢復(fù)導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄被快速抑制［98］。AtNPC3敲除突變體表現(xiàn)出了由磷酸鹽缺乏誘導(dǎo)的側(cè)根生長(zhǎng)的弱損傷［99］。植物NPC無(wú)疑出現(xiàn)在磷酸鹽限制條件下的脂質(zhì)重塑的關(guān)鍵酶中。

3.3.2 生物脅迫 磷脂酶在植物應(yīng)對(duì)生物脅迫調(diào)節(jié)機(jī)制中起著重要作用［100］。Scherer等［75］分別研究了大豆疫霉菌糖蛋白誘導(dǎo)子和煙草隱球菌誘導(dǎo)子在香菜細(xì)胞系和煙草細(xì)胞系中的作用，首次證明了NPC誘導(dǎo)子可能在植物防御反應(yīng)中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。在2個(gè)脂肪酸殘基上添加合成的PC熒光標(biāo)記到細(xì)胞培養(yǎng)物中，發(fā)現(xiàn)熒光標(biāo)記的DAG產(chǎn)量迅速下降，表明NPC活性受到抑制。在使用mastoparan（一種能夠激活G蛋白的肽）治療后，DAG水平也出現(xiàn)下降。觀察到的熒光標(biāo)記PA水平不顯著，說(shuō)明熒光DAG主要來(lái)源于NPC的直接作用，而不是PLD和PAP（PA phosphatase）的激活［70，75］。

不同菌株的丁香假單胞菌和寄生假單胞菌接種后，AtNPC基因家族（特別是AtNPC6）顯著下調(diào)，這代表了兼容和不兼容的植物-病原體相互作用［70］。然而，AtNPC3和AtNPC4對(duì)灰霉病、灰霉病、丁香假單胞菌和疫霉菌侵染有陽(yáng)性反應(yīng)［16，99］。AtNPC5的同源基因在侵染亞洲念珠菌后的柑桔植株中表達(dá)量增加了4倍［98］。此外，AtNPC1和AtNPC4對(duì)細(xì)菌來(lái)源的激發(fā)子（flg22和HprZ）有反應(yīng)，這表明NPC在應(yīng)激反應(yīng)和感知不同激發(fā)子的能力中可能具有二價(jià)功能［71］。在擬南芥突變體中，煙粉虱感染期間和茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate，MeJA）處理后，AtNPC3表達(dá)均升高，表明AtNPC3可能參與了對(duì)害蟲的防御反應(yīng)［70］。

4 展望

從植物PLC的結(jié)構(gòu)來(lái)看，植物與動(dòng)物PLC中最簡(jiǎn)單的PLCζ結(jié)構(gòu)相似，缺少除EF-hand、XY保守域和C2域以外的結(jié)構(gòu)域，且EF結(jié)構(gòu)只有2個(gè)螺旋折疊的序列，但在動(dòng)物里都有4個(gè)（除PLCζ），植物缺少的PH結(jié)構(gòu)域，在與底物結(jié)合時(shí)有重要作用；從調(diào)節(jié)機(jī)制看，植物中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)IP3受體，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)DAG能夠激活特異性的的蛋白激酶，大量研究表明其下游產(chǎn)物PA是響應(yīng)鹽、高滲、干旱等非生物脅迫的關(guān)鍵產(chǎn)物；植物中的調(diào)節(jié)機(jī)制有待進(jìn)一步研究，PLC水解產(chǎn)生的DAG與IP3與下游的PA及Ca2+之間的直接聯(lián)系尚待進(jìn)一步研究證明，Ca2+能否直接激活PLC發(fā)揮作用也沒(méi)有證據(jù)表明，且PA的功能結(jié)構(gòu)域也并沒(méi)有完整定義，還有些人認(rèn)為PA和IP6是植物體內(nèi)的二級(jí)信使，具體機(jī)制也有待研究。這些方面的探究對(duì)于PLC的深入挖掘具有重要意義，一方面能填補(bǔ)PLC在這些領(lǐng)域的空白；另一方面也能為高效優(yōu)質(zhì)育種做出貢獻(xiàn)。