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蛋白质棕榈酰化修饰(Palmitoylation，也称为S-acylation)可使长链脂肪酸——棕榈酸添加到蛋白质半胱氨酸残基上，进而调控被修饰蛋白的亚细胞定位与功能。该反应通常由一类共含Asp-His-His-Cys(DHHC)保守基序的棕榈酰转移酶(PATs)介导。目前，在酵母和哺乳动物细胞中，关于棕榈酰化的分子功能已有深入研究，但在植物细胞中，关于棕榈酰化的了解仍然很少。本文经过筛选和鉴定得到拟南芥棕榈酰转移酶PAT13、PAT14的功能缺失突变纯合体pat13-1、pat14-1，并通过杂交获得了pat13-1 pat14-1双突变体，初步探讨了拟南芥中棕榈酰化和叶片衰老的关系。主要取得以下结果: 1、与幼龄叶片相比，在拟南芥老龄叶片中棕榈酰转移酶PAT13和PAT14的表达量均出现上调趋势，由此推测PAT13和PAT14可能与叶片衰老相关。 2、pat13-1 pat14-1双突变体植株出现严重早衰表型。测定结果发现pat13-1pat14-1在2周大时叶绿素含量开始下降，并在随后的生长过程中迅速下降，说明衰老出现在pat13-1 pat14-1的早期生长阶段。与野生型相比，衰老相关基因SEN4和SAG20的表达量在pat13-1中轻微上调，在pat14-1中较大上调，在pat13-1 pat14-1中显著上调，表明了野生型和突变体的不同衰老状况。 3、将外源PAT13或PAT14基因转入pat13-1 pat14-1过表达后，pat13-1 pat14-1的早衰表型得到恢复，证实PAT13和PAT14确实参与调控了叶片衰老。用150mM NaCl和300mM甘露醇分别处理WT、pat13-1、pat14-1、pat13-1 pat14-1，野生型和突变体的表型无明显差异，说明衰老表型不是由于盐及干旱胁迫引起。 4、叶片中H2O2含量的定量测定结果和叶片的DAB染色结果发现，与野生型的ROS含量相比，pat13-1无明显变化，pat14-1轻度上升，pat13-1pat14-1显著上升。叶片的台盼蓝染色结果发现，与野生型的细胞死亡率相比，pat13-1无明显变化，pat14-1轻微上升，pat13-1 pat14-1显著上升。表明ROS含量和细胞死亡率在pat13-1 pat14-1中都有上升。 5、对衰老相关基因作生物信息学分析，预测了其中很可能受棕榈酰化修饰的底物，它们分别为SAG113、PAD、MKK9、NYE1、NOA1和MMP。构建上述预测底物相应的YFP融合载体，并分别转入WT、pat13-1、pat14-1、pat13-1pat14-1原生质体中表达，共聚焦显微镜观察发现其中一氧化氮相关酶(NOA1)在部分at13-1 pat14-1原生质体中出现亚细胞定位变化。Acyl-RAC试验同样发现在pat13-1 pat14-1中NOA1的棕榈酰化水平下降。上述结果表明NOA1的亚细胞定位和棕榈酰化部分依赖于PAT13和PAT14。 6、对NOA1上棕榈酰化预测修饰位点Cys107和Cys108进行点突变，命名为NOA1 CS。Acyl-RAC试验发现NOA1 CS的棕榈酰化修饰降低，表明Cys107和Cys108为NOA1的棕榈酰化修饰位点，但NOA1中可能还存在其他的棕榈酰化修饰位点。将NOA1和NOA1 CS荧光融合蛋白分别转入WT原生质体中表达，发现NOA1 CS的亚细胞定位受到部分程度的影响，表明棕榈酰化在一定程度上调控NOA1的亚细胞定位。 7、noa1植物在黑暗诱导条件下叶片出现早衰。将NOA1或NOA1 CS基因转入noa1体内过表达，发现NOA1可以互补黑暗条件下noa1的早衰表型，而NOA1 CS则不能。该结果表明棕榈酰化对NOA1在体内的功能具有重要作用。 综上所述，棕榈酰转移酶PAT13、PAT14参与了叶片衰老调控，可能与NOA1棕榈酰化相关。