擬南芥AtRGS1蛋白在脫落酸以及一氧化氮調控氣孔運動中的功能研究.pdf

1、G蛋白(G protein/GTP binding protein)信號轉導的調節(jié)是當前分子生物學研究的核心內容之一。G蛋白信號轉導的共同過程均為鳥苷酸酶循環(huán)(GTPase cycle)即GTP/GDP交換和GTP水解兩個環(huán)節(jié)。G蛋白信號轉導系統(tǒng)由G蛋白偶聯(lián)受體( GPCR)，三聚體G蛋白和下游效應器三部分組成，這些蛋白一起將信號跨膜傳導。當特異性的配體與膜上的GPCR結合后，活化的GPCR激活相應的G蛋白，催化G蛋白α亞基結合的鳥苷二

2、磷酸(GDP)替換為鳥苷三磷酸(GTP)，使三聚體解離為Gα( GTP)和Gpy。解離的Gα(GTP)和GGβγ分別調控下游各自的效應器，產(chǎn)生第二信使，引發(fā)胞內相關基因的表達，最終誘導細胞的生理生化響應。RGS蛋白是近年來不斷發(fā)現(xiàn)的新的蛋白家族，它們的結構中都包含一個高度保守的RGS結構域。研究發(fā)現(xiàn)，由于高度保守的RGS結構域的存在，幾乎所有的RGS蛋白都具有GAP(GTPase-activating proteins)活性，直接與Gα

3、(GTP)，從而加速了GTP的水解，縮短GTP活性時間，進而終止信號傳遞。植物葉片氣孔運動中存在著復雜的信號轉導網(wǎng)絡，如ABA、G蛋白、NO等信號轉導途徑。研究作為G蛋白調節(jié)蛋白的RGS蛋白在氣孔運動中的作用，對于進一步探究調控氣孔誘導機制，認識植物整體對環(huán)境的適應機制具有重要意義。 本實驗以擬南芥野生型Col，過表達體35S:RGS，突變體rgsl-2，gpal-4，abil，aba3，abhl，雙突變體abilrgsl-2，

4、aba3rgsl-2，abhlrgsl-2為研究材料，利用表皮條生物分析和熒光顯微鏡技術探討了AtRGS1蛋白參與保衛(wèi)細胞ABA和NO信號轉導中的功能，主要研究結果如下： 1)ABA能夠誘導擬南芥氣孔關閉。AtGPA1蛋白在ABA信號上游正調控ABA誘導氣孔關閉的信號，并且在NO信號分子上游起作用。AtRGS1在ABA誘導關閉信號通路中可能擔任雙重角色：在ABA信號早期的G蛋白介導的信號途徑中負調控氣孔關閉的信號，在ABA另一分

5、支途徑即NO途徑中正調控了NO誘導的氣孔關閉信號。ABI1蛋白也參與了ABA誘導氣孔關閉的信號轉導中，一種可能是ABII蛋白位于NO信號下游，正調控氣孔關閉；或者可能與其他信號分子一起正調控ABA誘導的關閉信號。 2) ABA抑制了野生型擬南芥氣孔開張運動。AtRGS1介導了并負調控了ABA抑制氣孔開張的信號轉導途徑。研究還發(fā)現(xiàn)ABI1蛋白介導了ABA抑制氣孔開放的過程，ABA抑制氣孔開放的信號通路中，ABI1蛋白為必需信號分子

6、，正調控此抑制氣孔開張的信號。 3) NO能促進野生型擬南芥葉片氣孔關閉。AtGPA1沒有介導此信號轉導途徑；AtRGS1蛋白是NO促進氣孔關閉的必需分子，正調控此關閉信號；ABI1蛋白也是NO促進氣孔關閉的必需分子，正調控此關閉信號。 4) NO能抑制野生型擬南芥葉片氣孔的開張。AtGPA1和AtRGS1沒有介導此信號轉到途徑，abil為NO抑制氣孔開放所必需，負調控氣孔的開放運動。 5)ABA、NO促進氣孔關