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植物细胞对生长素的响应,除经过TIR受体以SCF激活F-box类转录因子抑制蛋白水解的基因表达调控信号途径外,还存在一条快速而直接的不涉及基因表达调控的途径——即生长素快速响应途径。生长素结合蛋白ABP1(auxin binding protein)被认为是这一信号途径最可能的受体蛋白。生长素作为细胞外信号,通过结合ABP1后参与细胞对生长素的快速响应过程,使细胞在生长素作用下得以快速伸长生长,并决定着植物茎的向光性及生长发育的多个过程。关于这一信号途径的具体分子机制还未得到很好揭示,而小分子G蛋白可能是这一信号途径的关键。细胞内广泛存在的小分子G蛋白作为分子开关,在调控细胞骨架、膜泡运输等过程具有直接的调节作用,有证据表明ABP1信号途径也通过这类分子开关进行信号传递。经过分析植物特有的小分子G蛋白ROP家族,我们选取其ROP2为对象,开展了该分子参与植物生长素快速响应信号途径的验证。本研究首先克隆了拟南芥ROP2基因cDNA,设计了其功能分别为组成型激活(constitutively active, CA)和显性抑制(dominant negative, DN)的突变型蛋白序列,对应地通过PCR介导的点突变诱导DNA序列突变,获得了ROP2基因cDNACA和DN突变分子,分别重组到植物表达载体pWM101后,构建了CA-ROP2和DN-ROP2突变载体。并以野生型基因cDNA构建成过表达(overexpression, OX)载体OX-ROP2。以烟草模式细胞BY-2为材料,将3种重组基因分别转化到已进行了膜泡标记并同时转化了ABP1诱导性过表达和抑制表达的BY-2细胞,筛选获得了对应组合的6株转基因BY-2细胞系。以雌二醇诱导ABP1的过表达和抑制表达后,结合生长素处理,分析了转CA-ROP2、 DN-ROP2及OX-ROP2细胞响应生长素时膜泡运输的变化,激光扫描共聚焦观察细胞膜泡运输表明,在生长素作用下细胞的膜泡运输迅速活跃,ROP2的组成型激活表达和过表达(CA-ROP2和OX-ROP2转化细胞)都显著促进ABP1介导的烟草BY-2细胞膜泡的外排运输,而ROP2的显性抑制(DN-ROP2转化细胞)则明显抑制ABP1介导的BY-2细胞膜泡运输。在几个细胞系中,当细胞中ABP1被干扰表达时,DN-ROP2也明显使膜泡运输受到抑制,即使提高ROP2的表达量(OX-ROP2和CA-ROP2),由于ABP1的干扰表达,对膜泡外排运输的促进作用也变得不显著。在ABP1过表达的细胞中观察到的现象则与之相反,ABP1的诱导过表达和ROP2的过表达及组成激活表达都能显著促进细胞的膜泡外排运输。证实ROP2参与ABP1介导生长素信号响应的膜泡运输。