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异三聚体G蛋白（简称G蛋白）是一类在真核细胞中保守的重要信号转导分子,介导细胞膜外侧与内侧之间的跨膜信号转导,由α、β和γ三个亚基组成。在拟南芥中有1个典型的G蛋白α亚基GPA1,一个典型的β亚基AGB1,两个典型的γ亚基AGG1和AGG2,还有一个非典型的G蛋白γ亚基AGG3。动物细胞中研究表明,G蛋白直接调控的一类重要的下游靶蛋白为离子通道。植物中通过G蛋白亚基功能缺失突变体的分析表明G蛋白参与多种刺激调控气孔运动的信号转导与其影响了阴离子通道的活性有关,但目前关于植物G蛋白是否与阴离子通道互作以及该互作是否直接影响通道的活性却并不清楚。本文利用三种蛋白互作的研究方法和电生理技术主要研究了 G蛋白各亚基与S-型阴离子通道SLAC1和SLAH3的物理互作以及G蛋白对SLAC1通道活性的影响,并分析了 G蛋白在ABA诱导气孔关闭中的作用,得到的主要实验结果和结论如下:1.膜蛋白酵母双杂交的结果显示GPA1、AGG1、AGG2和AGG3均能与离子通道SLAC1和SLAH3互作,而AGB1不能与SLAC1和SLAH3互作;将离子通道分为N末端、跨膜区和C末端,分别利用膜蛋白和核蛋白酵母双杂交系统的分析究结果进一步显示GPA1与SLAC1和SLAH3互作的关键区域均为跨膜区,AGG1、AGG2和AGG3与SLAC1和SLAH3互作的关键区域均为C末端和N末端。2.双分子荧光互补技术的研究结果表明G蛋白亚基GPA1、AGB1、AGG1、AGG2和AGG3都能与离子通道SLAC1和SLAH3在烟草表皮细胞的细胞膜区域互作。3.pull-down的实验结果进一步表明了 GPA1能与SLAC1和SLAH3两种离子通道的跨膜区在体外发生直接的物理互作;AGB1能与SLAC1和SLAH3的N末端在体外发生直接的物理互作,而与两种离子通道的C末端不直接互作;AGG1、AGG2和AGG3均能与SLAC1和SLAH3的N末端和C末端在体外发生直接的物理互作。4.在非洲爪蟾卵母细胞内异源表达SLAC1和G蛋白不同亚基以及OST1或Ca2+依赖型蛋白激酶CPK21,用双电极电压钳技术检测SLAC1通道活性的实验结果显示:G蛋白不同亚基、三种Gβγ二聚体和G蛋白三聚体均不能直接激活SLAC1的通道活性,且对SLAC1的基础活性有一定的抑制作用;OST1或CPK21均能激活SLAC1的通道活性,但G蛋白各亚基、Gβγ二聚体以及G蛋白三聚体均能不同程度地抑制OST1或CPK21对SLAC1通道活性的激活作用,它们的抑制作用由大到小依次为.:G蛋白三聚体＞Gβγ二聚体＞AGGs＞AGB1＞GPA1。5.电压钳结果显示G蛋白γ亚基AGG1、AGG2或AGG3对OST1激活SLAC1通道活性的抑制作用均存在剂量依赖性。用pull-down技术研究了不同剂量的AGG3对OST1和SLAC1互作的影响,结果显示随着AGG3量的增加,与SLAC1互作的OST1的量在不断减少,暗示AGGs可能通过抑制OST1与SLAC1互作的方式抑制OST1对SLAC1通道活性的激活作用。考虑到AGGs和OST1分别与SLAC1互作的关键区域均有胞内侧N末端,推测AGGs可能与OST1通过竞争结合位点的方式抑制OST1与SLAC1的互作。其次,将两种不依赖激酶（OST1）的持续激活型SLAC1通道SLAC1F450A和SLAC1T513D分别与AGG3共表达后,电压钳结果表明AGG3能够一定程度地抑制SLAC1T513D的通道活性,但不能抑制SLAC1F45(0A的通道活性,暗示AGGs与SLAC1胞内侧的互作可能也直接抑制SLAC1的通道活性。6.比较ABA处理下拟南芥野生型和G蛋白突变体gpa1-3、agb1-1、agg1-1c和agg2-1和agg3-1叶片气孔关闭的时间过程,结果显示gpa1-3、agb1-1和agg3-1突变体在ABA处理的早期阶段（短于1 h）气孔关闭程度显著大于野生型以及agg1-1c和agg2-1突变体的气孔关闭程度,而ABA处理过程中agg1-1c和agg2-1的气孔关闭程度与野生型相比没有显著区别,且ABA处理1h后,拟南芥野生型和上述各G蛋白突变体的气孔关闭程度均与野生型无显著差别。结果暗示G蛋白亚基GPA1、AGB1和AGG3均作为负调节因子参与了 ABA诱导气孔关闭的早期阶段。总之,通过本研究,再结合上述蛋白互作和电压钳的结果以及前人的研究结果暗示ABA诱导气孔关闭的信号转导通路可能为:在没有ABA时,异三聚体G蛋白与SLAC1等阴离子通道结合抑制了通道的基础活性以及其它活化因子与通道的结合,使阴离子通道处于完全关闭的状态,因而气孔开放;在ABA存在时,ABA一方面通过其信号转导通路促进了 OST1等蛋白激酶的活化;另一方面ABA促使异三聚体G蛋白解离成游离态的Gα和Gβγ二聚体,并同时可能通过抑制G蛋白基因表达的方式减少G蛋白的表达量,这样不仅降低了与阴离子通道结合的G蛋白量,而且促进了活化态的OST1等蛋白激酶与阴离子通道的结合并通过磷酸化的方式活化SLAC1和SLAH3等慢型阴离子通道,进而导致气孔关闭。本研究不仅可以为整个植物中G蛋白与离子通道的研究提供理论依据,也可以为植物抗旱等的定向改造提供科学依据。