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许多植物在面对环境胁迫时都会有脯氨酸累积的现象。而脯氨酸在热胁迫中起到了怎样的作用，目前来看答案并不清晰。热胁迫对植物的生长发育以及光合作用等都有不良影响。为了研究脯氨酸在植物应对热胁迫时所起的作用，我们以一个组成型积累脯氨酸的拟南芥突变体Atesk1(eskimo1)为材料进行研究。AtESK1基因编码了一个含有DUF231结构域的未知蛋白。AtESK1的转录受到热胁迫的抑制。我们还筛选了AtESK1过表达株系35S∷ESK1。 实验结果表明，无论是离体叶片还是整体植株，esk1都具有更强的耐热性，而相反ESK1过表达株系对热胁迫更加敏感。对生长5天的幼苗热驯化后进行热处理，以检测其获得性耐热性，结果表明35S∷ESK1受热抑制的程度最严重;在野生型和esk1大部分幼苗都可以存活的热处理条件下，35S∷ESK1几乎全部死亡。对生长21天的植株进行38℃热处理，在相同的处理时间下，与野生型相比，esk1的叶片受到热损伤而黄化萎蔫的情况较轻，抽苔、开花、结果受到的热抑制较轻，长时间热处理时存活率较高。35S∷ESK1表现出相反的趋势，相同的处理时间下，热胁迫对35S∷ESK1的莲座叶造成比野生型更严重的伤害;在esk1和野生型都可以进行生殖生长的热处理时间下，35S∷ESK1的生长发育受到极严重的抑制，无法抽苔、开花和结果;热处理16小时，野生型和esk1全部存活，而35S∷ESK1全部死亡。用离体叶片为材料进行38℃热处理，叶片耐热性结果与21天整体植株的耐热性一致。我们还测定了3种基因型离体叶片的离子泄露率和PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)，其结果与耐热性表型相一致。蓝绿胶和Western Blot的结果显示，经过同样的热处理时间，esk1中叶绿体类囊体膜上的光合蛋白复合体和光合蛋白降解程度低于野生型，35S∷ESK1中高于野生型。 突变体esk1组成型的累积脯氨酸，并且具有更高的叶绿体类囊体膜稳定性，为了验证脯氨酸是否是增强植物耐热性的原因，我们进行了先外源施加脯氨酸预处理之后再热处理的实验。结果表明，外源脯氨酸处理同样可以增强叶片耐热性、减轻类囊体膜的热损伤。经过脯氨酸的预处理后，ESK1过表达株系的离体叶片在热处理中具有更强的耐热性，叶片受热损伤而黄化坏死的程度显著减轻;类囊体膜稳定性也更高，光合蛋白复合体在热胁迫下比野生型更严重地降解的情况得到缓解;Fv/Fm受热抑制的程度也有所减轻。 ESK1影响了脯氨酸的代谢和运输相关基因的转录水平。在正常条件下，esk1中脯氨酸降解相关基因PSCDH转录水平与野生型相比较低，所以脯氨酸的降解受阻，这可能是导致esk1累积脯氨酸的部分原因。突变体esk1和35S∷ESK1株系中脯氨酸运输蛋白ProT1和ProT2的转录水平相近，都是野生型的一半左右。而在35S∷ESK1株系中，脯氨酸合成相关的基因P5CS1、P5CS2、PSCR、OAT的转录与野生型相比都受到抑制。热处理条件下，脯氨酸合成相关的基因P5CS2和P5CR在esk1中呈现野生型所没有的上升趋势，脯氨酸降解相关的基因PDH和P5CDH转录水平均低于野生型。这可以部分解释热处理过程中esk1中脯氨酸含量维持在高于野生型的水平的原因，也正因为如此esk1具有比野生型更强的耐热性。 我们的研究证明，脯氨酸参与拟南芥对热胁迫的响应，并且通过维持叶绿体类囊体膜的稳定性来提高植株的耐热性。AtESK1是植物响应热胁迫的负调控因子，ESK1突变引起的脯氨酸累积增强了拟南芥的耐热性。