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叶酸是指四氢叶酸及其衍生物这一类物质，是介导一碳单位转移的重要辅助因子，参与生物体内许多重要反应。叶酸分子的化学结构由三部分组成：喋啶、对氨基苯甲酸(pABA)和谷氨酸盐。植物中叶酸的合成过程涉及两个分支：pABA分支和喋啶分支。氨基脱氧分支酸裂解酶(ADCL)在pABA分支中催化氨基脱氧分支酸(ADC)芳香化为pABA。本论文是以突变体Atadcl为材料，分别用基因突变、RNAi、超表达和原核表达的方法来探讨拟南芥中氨基脱氧分支酸裂解酶(AtADCL)的生物学功能。主要研究结果如下：
1.基因AtADCL在拟南芥生长的各个时期、各个组织中普遍表达。我们从ABRC订购了T-DNA插入突变体SALK111981。经PCR鉴定得到了AtADCL的纯合突变体，命名为Atadcl，并分析了基因AtADCL的转录水平的表达情况。当采用跨T-DNA插入位点的基因特异性引物时突变体Atadcl中该基因的转录本几乎检测不到；当采用不跨T-DNA插入位点的基因特异性引物时突变体中的转录本丰度与野生型相比明显下降。突变体Atadcl在营养生长和生殖生长阶段与野生型并无明显差异。统计了不同发育时期的莲座叶叶片数目，发现突变体与野生型的莲座叶叶片数目没有差异。在黑暗诱导离体叶片凋亡的过程中，突变体与野生型的叶片凋亡速率无明显差异。生长在正常1/2MS和氮限制培养基上的突变体幼苗的状态均比野生型好，而且，RT-PCR分析显示参与氮代谢途径中的某些基因在突变体中的转录本丰度比同样条件下的野生型中的高。通过微生物法检测，我们发现突变体中的总叶酸含量是野生型的134.6％。另外，HPLC-MS/MS分析结果显示突变体中的四氢叶酸含量是野生型的179.3％，5-甲基-四氢叶酸含量是野生型的125.2％，5-甲酰-四氢叶酸含量是野生型的114.7％。
2.与野生型相比，基因AtADCL在5个不同的RNAi转基因株系中的转录水平均明显降低，在4个不同的超表达转基因株系中的转录水平均明显升高。
3.采用微生物法检测了突变体、RNAi和超表达转基因株系的总叶酸含量，我们发现5个不同的RNAi转基因株系的总叶酸含量与野生型相比均提高，分别是野生型的146.9％、172.2％、136.0％、126.1％和132.0％。四个不同的超表达转基因株系的总叶酸含量与野生型相比也均提高，分别是野生型的184.3％、173.2％、136.8％和144.7％。
4.将AtADCL的CDS序列构建到载体pET30a上，在Rossette(DE3)感受态细胞中通过IPTG诱导进行重组蛋白的原核表达，然后通过SDS-PAGE分析。结果表明重组蛋白只在沉淀中表达即以包涵体形式存在。为了检测AtADCL在拟南芥中是否具有酶学活性，就必须得到可溶性的重组蛋白。我们将AtADCL的CDS序列构建到融合了一段超酸序列的载体pET-YdRb上，并通过IPTG诱导和SDS-PAGE分析，结果重组蛋白成功地在上清液中表达。接下来，我们将收集大量的可溶性重组蛋白，测定AtADCL在植物体内的酶学活性。
以上结果说明无论T-DNA插入还是RNA干扰都不能阻断拟南芥中叶酸的合成途径，而且令我们惊奇的是，突变体和RNA干扰转基因株系中的总叶酸含量与野生型相比均有提高。可能的原因是：1)T-DNA插入和RNA干扰并没有使基因的功能完全沉默，仍然保留一定的酶学活性；2)因为叶酸对植物的生长发育起着关键的作用，而pABA又是叶酸合成的一个前体，所以当基因AtADCL(At5G57850)在植物中突变了，一定有其他基因在起作用，从而保证pABA正常合成(或者甚至增加了pABA的合成量)。