● 摘要
异三聚体G蛋白（以下简称G蛋白）是一类在真核细胞中保守的信号转导分子，由α、β、γ三个亚基组成。在动物细胞中，研究已表明Gα和Gβγ均参与了UV-B辐射信号的转导，但关于G蛋白在植物细胞UV-B辐射信号转导中的作用却并不清楚。本实验室前期研究已表明Gα参与了低强度UV-B辐射诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程，且在该过程中Gα的作用在乙烯的下游、过氧化氢（H2O2）和一氧化氮（NO）的上游。但是，目前并不清楚Gβγ在不同强度UV-B辐射诱导气孔关闭中的作用及其与信号分子H2O2和NO的关系。本论文以拟南芥野生型Col-0和Ws以及Gα亚基GPA1的功能缺失突变体gpα1-1 和gpα1-2、Gβ亚基AGB1的功能缺失突变体agb1-1和agb1-2以及Gγ亚基AGG1和AGG2的功能缺失突变体agg1-1c、agg2-1和agg1agg2的叶片为材料，借助表皮条分析、气相色谱和激光共聚焦扫描显微镜技术，比较研究了Gα和Gβγ在不同强度UV-B辐射诱导拟南芥气孔关闭中的作用及其与信号分子乙烯、H2O2、NO和钙离子之间的相互关系，得到以下主要实验结果和结论：
1. 0.5 W·m-2 的低强度UV-B辐射和乙烯释放剂乙烯利处理虽然能诱导拟南芥野生型和Gγ亚基AGG2的功能缺失突变体气孔关闭，但不能诱导Gα亚基GPA1、Gβ亚基AGB1和Gγ亚基AGG1的功能缺失突变体的气孔关闭，而大于0.5 W·m-2 的高强度UV-B辐射、暗、脱落酸、水杨酸和茉莉酸甲酯处理均能诱导拟南芥野生型和G蛋白各亚基的功能缺失突变体的气孔关闭，说明拟南芥Gα亚基GPA1、Gβ亚基AGB1和Gγ亚基AGG1参与了低强度UV-B辐射和乙烯诱导气孔关闭的信号转导过程，但不参与高强度UV-B辐射和其它刺激诱导气孔关闭的信号转导过程。
2. 0.5 W·m-2 UV-B 辐射能诱导拟南芥野生型和G蛋白各亚基功能缺失突变体叶片内源乙烯的生成；乙烯利处理也不能逆转Gα亚基GPA1、Gβ亚基AGB1和Gγ亚基AGG1的功能缺失突变体在0.5 W·m-2 UV-B 辐射下的气孔不关闭性。上述结果结合本实验室前期研究已表明的乙烯介导低强度UV-B辐射诱导气孔关闭的实验结果，暗示在低强度UV-B辐射诱导拟南芥气孔关闭的信号转导途径中乙烯在Gα和Gβγ的上游起作用。
3. 外源H2O2能诱导Gα亚基gpa1突变体的气孔关闭，也能逆转该突变体在低强度UV-B辐射和乙烯利处理下的气孔不关闭性，但外源H2O2不能诱导Gβ亚基agb1和Gγ亚基agg1突变体的气孔关闭，也不能逆转它们在低强度UV-B辐射和乙烯利处理下的气孔不关闭性；低强度UV-B辐射和乙烯利单独处理和二者复合处理均不能诱导Gα亚基gpa1突变体的保卫细胞H2O2产生，但能诱导拟南芥野生型以及Gβ亚基agb1和Gγ亚基agg1突变体的保卫细胞H2O2产生。这些结果说明在外源乙烯诱导气孔关闭以及内源乙烯介导低强度UV-B辐射诱导气孔关闭的信号转导途径中Gα的信号传递依赖于H2O2，而Gβ和Gγ的信号传递不依赖于H2O2。
4. 外源NO释放剂硝普钠（SNP）能诱导Gα亚基gpa1突变体的气孔关闭，也能逆转该突变体对低强度UV-B辐射和乙烯利诱导气孔关闭的不敏感性，但SNP不能诱导Gβ亚基agb1和Gγ亚基agg1突变体的气孔关闭，也不能逆转它们在低强度UV-B辐射和乙烯利处理下的气孔不关闭性；低强度UV-B辐射和乙烯利单独处理和二者复合处理均不能诱导Gα亚基gpa1突变体的保卫细胞NO产生，但能诱导拟南芥野生型以及Gβ亚基agb1和Gγ亚基agg1突变体的保卫细胞NO产生，说明在外源乙烯诱导气孔关闭以及内源乙烯介导低强度UV-B辐射诱导气孔关闭的信号转导途径中Gα的信号传递依赖于NO，而Gβ和Gγ的信号传递不依赖于NO。
5. 外源钙离子处理能诱导Gα亚基gpa1突变体的气孔关闭，也能逆转该突变体对低强度UV-B辐射和乙烯利诱导气孔关闭的不敏感性，但外源钙离子处理不能诱导Gβ亚基agb1和Gγ亚基agg1突变体的气孔关闭，也不能逆转它们在低强度UV-B辐射和乙烯利处理下的气孔不关闭性，暗示在外源乙烯诱导气孔关闭以及内源乙烯介导低强度UV-B辐射诱导气孔关闭的信号转导途径中Gα的信号传递依赖于钙离子，而Gβ和Gγ的信号传递不依赖于钙离子。