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本研究应用三个突变片段，E320K、G220A、Q222L，构建了拟南芥RGS1/GPA1相关的不同转基因系，分析了RGS1不同结构域以及GPA1的不同活性形式在响应葡萄糖和ABA信号途径中的作用机制，确定了与RGS1作用的一个下游效应物，继而构建了拟南芥异三聚体G蛋白调节蛋白AtRGS1介导的葡萄糖及ABA信号转导网络途径。取得的主要结果如下:
(1)采用TOPO克隆的方法获得了AtRGS1蛋白N端和C端互补的转基因拟南芥植株AtRGS1-N/rgs、AtRGS1-C/rgs。
(2)RGS1主要影响了叶片的发育，包括叶片长度和宽度以及叶柄的长度，对株高、荚果的影响不显著。GPA1缺失使叶片变圆，花序变长，株高增加。同时，互补型转基因型植株AtRGS1/rgs和E320K/rgs表现与野生型相近的表型，而无论在gpa中互补GPA1、G220A、Q222L或在Col中过表达相应片段都不能在转基因植株中恢复野生型莲座叶的表型。表明拟南芥的形态发生依赖G蛋白信号组分的参与，RGS1和GPA1对形态发生的影响可能处于不同的信号通路中。
(3)6％葡萄糖不同程度抑制了各基因型的种子萌发率及下胚轴和主根的生长。与Col相比，E320K/rgs、rgs1-2、AtRGS1-N/rgs对葡萄糖的抑制作用不敏感;AtRGS1/Col表现超敏感;E320K/Col、AtRGS1/rgs、AtRGS1-C/rgs种子萌发与野生型Col相比无显著差异。葡萄糖对基因型AtGPA1/Col、Q222L/Col的抑制作用不显著;G220A/Col、AtGPA1/gpa、(Q)222L/gpa、Col的种子萌发和幼苗生长均受到了一定程度的抑制;gpa1-3和G220A/gpa表现为超敏感。表明GPA1的GTP和GDP结合形式均参与了GPA1对葡萄糖的响应，RGS1对葡萄糖的响应可能同时存在依赖和不依赖于G蛋白的信号转导途径。
(4)与Col相比，ABA对E320K/Col、AtRGS1/rgs、AtRGS1-C/rgs种子萌发及幼苗早期生长的抑制作用不显著;AtRGS1/Col表现为超敏感。ABA对AtGPA1/Col、Q222L/Col的种子萌发及幼苗早期生长的抑制作用不是显著;gpa1-3和G220A/gpa表现为超敏感。
(5)土壤干旱处理及离体叶片失水速率结果表明:Col、rgs1-2、E320K/rgs不耐旱;AtRGS1/Col、E320K/Col、AtRGS1/rgs表现出一定的耐旱能力。gpa1-3、G220A/Col、G220A/gpa的叶片发黄程度较强，离体叶片失水速率较高，植株受干旱影响而生长较小，表现出不耐旱;AtGPA1/Col、Q222L/Col、AtGPA1/gpa、(Q)222L/gpa耐旱能力强于Col。与Col相比，AtRGS1/Col气孔开度最低，E320K/Col和AtRGS1/Col的气孔开度无明显差异。E320K/rgs、AtRGS1/rgs与野生型无明显差异。表明RGS1突变/过表达对ABA抑制的气孔开放和促进的气孔关闭不敏感/敏感，而表现为比Col不耐旱/更耐旱。E320K突变片段互补的转基因株系气孔对ABA的敏感性与突变体rgs1-2一致，表明RGS1对气孔的调节依赖于G蛋白信号途径。
(6)RGS1、RGS-C、GPA1过表达转基因植株中ARF、NCED3表达增加，葡萄糖处理显著提高了ARF和NCED3的表达。当没有葡萄糖处理时，P5CS、AtHK1、MAPK3的表达在各基因型间无明显差异，6％葡萄糖处理后这三种基因在不同基因型中的表达差异明显，表明P5CS、AtHK1、MAPK3参与了RGS1介导的葡萄糖信号途径。
(7)酵母双杂交实验证明RGS-C与ARF存在相互作用，可能作为RGS-C的下游效应物。
通过以上研究，结合本实验室前期的研究结果，本文提出了拟南芥异三聚体G蛋白调节蛋白(AtRGS1)在葡萄糖及ABA信号转导中的作用机制:细胞感受(perception)外界葡萄糖或ABA信号，引起AtRGS1-C端与-N端的分离，AtRGS1-C端在ARF的协助下迁移入胞内，进行信号的胞内传递(transduction)，继而引起与葡萄糖及ABA信号有关的基因(MAPK3/AtHK1/P5CS/NCED3/AAO3)表达量的变化，产生一系列生理生化反应。当去除外界信号后，AtRGS1-C端重新回到膜上，与AtRGS1-N端结合，信号转导过程终止(termination)。