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植物细胞程序性死亡(Programmed Cell Death，PCD)自九十年代初期被引入植物学研究领域以来，在国际上已形成一研究热潮，遍布植物发育生物学研究的各个领域。与动物细胞凋亡类似，植物细胞PCD也是由细胞内部信号控制的、普遍存在的程序性行为，在植物的系统发育、抵御病原菌侵染以及外界环境压力胁迫中起重要作用。许多植物细胞PCD也表现出类似动物细胞凋亡的特征，如染色质凝集、核小体DNA的断裂、明显的DNA ladder：而且近年来的研究表明生物与非生物凋亡因子(如UV照射、热应激、病原菌的侵染)诱导的植物PCD中也有类caspase凋亡蛋白酶的参与。研究植物细胞的PCD机制为认识植物-微生物互作、植物抵御病原菌侵染的机制、植物的逆境胁迫和抗逆机制提供理论依据，从而为抗逆作物的育种、植物病菌的防治和农业生产提供理论基础。
本论文实验研究的开展主要分为两部分：
第一部分主要探讨了UV-C辐射诱导的植物细胞PCD早期信号事件与通路。以往的研究表明UV-C可以诱导拟南芥死亡，这种死亡是一种光依赖的PCD过程，伴随有DNA ladder和细胞核形态的改变和断裂，并有类caspase凋亡蛋白酶的参与。但UV诱导植物细胞PCD的早期信号事件并不清楚，关于该过程是否有ROS的参与以及线粒体等细胞器的损伤也没有相关的研究。借助于激光共聚焦显微镜以及ROS、线粒体分子探针等的标记，我们对UV照射后可能介入的ROS的产生、定位，细胞器形态、功能的改变做了实时检测。结果表明，UV和白光照射后有大量ROS产生，主要来源于线粒体和叶绿体，随后线粒体的功能发生了紊乱，如跨膜电位的下降、发生聚集及运动的阻滞，而ROS清除剂和膜电位变化阻抑剂可以延缓或部分阻抑PCD，说明ROS和线粒体也在UV诱导的植物PCD中起重要的介导作用。
第二部分主要利用荧光共振能量转移技术(FRET)在活细胞中检测植物细胞PCD中类caspase蛋白酶活性的表达。大量的研究表明植物PCD中有类caspase凋亡蛋白酶的参与，但大都是利用caspase的荧光底物和专一性抑制剂的抑制效应或western实验来检测类caspase凋亡蛋白酶的活性，而非在活细胞中实时检测该酶的激活。FRET是近年来出现的一种应用于生命科学研究的新技术，利用这种技术能够定时、定量、定位、无损伤检测活细胞内蛋白质-蛋白质间相互作用以及特定蛋白酶的表达活性。我们根据FRET原理并参照动物细胞中FRET检测caspase酶活性的方法构建了植物表达FRET质粒，其表达出的融合蛋白中CFP和YFP通过含caspase-3切割序列DEVD的短肽相连。当有类caspase-3蛋白酶表达切割位点DEVD时，CFP和YFP荧光蛋白游离表现为FRET效应的下降消失。我们通过瞬时转染植物原生质体，利用激光共聚焦显微镜结合FRET、FRAP等技术分析验证了该融合质粒在植物细胞表达的正确性以及应用该质粒在活细胞中检测植物PCD中类caspase-3蛋白酶激活的可行性。UV诱导