脱落酸（ABA）、一氧化氮（NO）、过氧化氢（H₂O₂）是植物应对外界刺激产生的关键信号分子,参与了多种植物信号转导途径。保卫细胞气孔运动中存在着复杂的信号转导网络,已有的研究证明,ABA、NO、H₂O₂、G蛋白都参与了气孔运动的复杂信号转导网络系统。气孔保卫细胞是研究高等植物细胞信号转导的模式材料。研究气孔运动信号转导途径及其调控机制对于认识植物整体对环境的适应机制具有重要的科学意义。植物异三聚体G蛋白由α、β和γ三种亚基构成。植物异三聚体G蛋白介导的细胞信号转导是植物细胞信号转导机制中最为保守的信号转导机制之一。现有的实验结论已经阐明了ABA调节气孔关闭机制,同时证实G蛋白α亚基参与了ABA调控气孔关闭运动的过程,但关于G蛋白各亚基在气孔运动信号转导网络系统中的功能却还未完全阐明。本文以拟南芥野生型Col以及GPA1、AGB1、GPA1/AGB1蛋白缺失突变体gpa1-4、agb1-2、αβ36为研究材料,利用表皮条生物分析和荧光显微技术探讨了G蛋白参与保卫细胞ABA、NO、H₂O₂信号转导通路中的功能,主要研究结果总结如下:1)外源ABA可以诱导野生型拟南芥气孔关闭。在此过程中,gpa1-4对ABA不敏感说明GPA1介导了ABA对气孔关闭的诱导作用; agb1-2、αβ36对ABA敏感,推测AGB1不参与这一信号通路。2)外源ABA可以抑制野生型拟南芥气孔开张运动。在此过程中,gpa1-4、agb1-2对ABA敏感,αβ36双突变体对ABA不敏感,说明GPA1和AGB1可单独在此信号通路中起作用,但不能同时缺失。3)外源NO促进了野生型拟南芥气孔关闭运动。在此过程中,gpa1-4、agb1-2对NO敏感,αβ36对NO不敏感,推测GPA1蛋白和AGB1蛋白均可在此信号通路中发挥作用,但同时缺失会使此信号通路受阻。4)外源NO抑制了野生型拟南芥气孔开张运动,对三种突变体亦产生相同的效应,说明G蛋白没有参与NO抑制气孔开张过程,或者是在该过程中起着负调控作用。5)外源H₂O₂可以促进野生型拟南芥气孔关闭运动。agb1-2对H₂O₂敏感,而gpa1-4突变体和αβ36突变体对H₂O₂不敏感,说明GPA1蛋白可能为这一信号通路所必需。6)外源H₂O₂可以抑制野生型拟南芥气孔开张运动。gpa1-4、αβ36对H₂O₂不敏感, agb1-2突变体对H₂O₂敏感,类似于野生型,从而推测GPA1蛋白是此信号通路所必需的。7)野生型拟南芥保卫细胞内,ABA可诱导产生NO和H₂O₂进而引起气孔关闭。在此过程中,ABA诱导保卫细胞内产生H₂O₂过程需要GPA1蛋白参与,而ABA诱导保卫细胞内产生NO过程需要GPA1蛋白和AGB1蛋白两者同时存在。8)野生型拟南芥中,ABA可诱导保卫细胞产生NO和H₂O₂进而抑制气孔开张运动,在此过程里,证明GPA1蛋白为ABA诱导产生H₂O₂进而抑制气孔开张运动所必需的,AGB1蛋白是ABA保卫细胞生成NO抑制气孔开张运动所必需的。9)野生型拟南芥保卫细胞中H₂O₂可诱导产生NO,进而促进气孔关闭,agb1-2突变体也有类似表现,而gpa1-4、αβ36突变体内H₂O₂不能诱导产生NO而影响气孔关闭运动,从而可推测GPA1蛋白正调控H₂O₂诱导生成NO促进气孔关闭的信号通路。10)野生型拟南芥保卫细胞中H₂O₂能够诱导NO生成,进而抑制气孔的开张运动,agb1-2突变体也有类似表现,而gpa1-4、αβ36突变体内H₂O₂不能诱导产生NO而影响气孔开张运动,从而可推测GPA1蛋白为H₂O₂诱导保卫细胞内生成NO抑制气孔开张运动信号通路所必需。11)NO促进气孔关闭运动中,gpa1-4突变体、agb1-2突变体和αβ36突变体保卫细胞与野生型对NO反应类似,均不被诱导产生H₂O₂,故推测G蛋白不参与这一过程。12)NO抑制气孔开放运动中,与野生型类似,gpa1-4突变体、agb1-2突变体和αβ36突变体保卫细胞均不被NO诱导产生H₂O₂,故推测G蛋白不参与这一过程。13)细胞内源性ABA能增强NO和H₂O₂对野生型拟南芥气孔关闭运动的促进作用,而不能对gpa1-4突变体、agb1-2突变体和αβ36突变体保卫细胞产生此效应,故推测GPA1蛋白和AGB1蛋白参与了这一信号通路,且两蛋白在此过程中协同作用,缺一不可。14)细胞内源性ABA能增强H₂O₂对野生型拟南芥气孔开张运动的抑制作用,αβ36突变体保卫细胞H₂O₂对气孔开张运动的抑制作用能被内源性ABA所减弱,故推测GPA1蛋白和AGB1蛋白在这一信号通路起正调控作用,且两蛋白均可以独立发挥作用;GPA1蛋白和AGB1蛋白参与了内源性ABA促进NO抑制气孔开张的信号通路,二者缺一不可。