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生长素作为一种植物多功能激素,对植物的生长发育及形态建成有重要调节作用,也涉及对植物细胞膜泡的调节。膜泡运输是一个通过囊泡转运将特定物质转运至相应靶位从而维持内稳态并促进细胞生长的过程,植物通过特有的膜泡运输机制完成细胞内外及细胞器之间物质交换和信号转导,生长素极性的形成和信号转导就取决于生长素转运蛋白和受体通过膜泡运输调控其分布而实现。SYP71为植物中特有的Qc-SNARE(Soluble N-Ethylmaleimide Sensitive Factor Attachment Protein Receptor),在植物分泌等过程发挥重要作用。ROP2 (Rho-related GTPases from Plant)为植物中特有的小G蛋白Rho家族的成员,参与植物细胞信号转导过程。为了探讨SYP71和ROP2在生长素信号响应过程中对细胞膜泡运输的调控,我们从拟南芥中克隆了AtSYP71基因,构建过表达及反义抑制表达载体,分别转化到膜泡标记和生长素结合蛋白ABP1 (auxin binding protein 1)调控表达的烟草BY2细胞系,同时利用已--价转化拟南芥ROP2过表达(OX-ROP2)、组成激活型表达(CA-rop2)和显性失活型表达(DN-rop2)载体的膜泡标记及生长素结合蛋白ABP1调控表达的烟草BY2细胞系,结合生长素处理开展SYP71和ROP2对细胞生长素作用下膜泡运输的调控。在BY2细胞中SYP71的过表达促进细胞中的分泌活动,经生长素饥饿(auxin free)处理后的细胞IAA处理0-3 mmin,就观察到细胞内有大量疑似运输囊泡的点状荧光分布形成,表明细胞受到外源生长素信号作用后以外排方式可以将膜成分从内质网转运到质膜,ABP1可能通过这一过程运输到细胞膜而发挥受体功能。抑制SYP71的转anti-SYP71细胞,荧光主要集中于细胞核周围的内质网,处于膜泡运输的初始阶段膜泡运输就受到明显抑制。同时,SYP71调控的膜泡运输与ABP1的调控相一致,ABP1过表达时显著促进膜泡运输,而反义抑制表达使细胞质中丝状运输网络明显减少,运输活动受到抑制。在外加吲哚乙酸IAA处理下,ROP2的过表达和组成激活型表达都能明显促进细胞的膜泡外排运输,而ROP2的显性失活表达则抑制细胞膜泡外排运输。如果同时诱导细胞中ABP1过表达,能显著增强ROP2对膜泡外排运输的促进作用,而ABP1受干扰抑制表达时,ROP2的过表达及组成型激活表达对膜泡外排的促进作用都受到明显抑制。IAA处理细胞2 min时就可以观察到细胞对IAA信号响应的膜泡运输明显变化,此时细胞核向内膜系统、内膜系统向细胞质膜之间的膜泡外排运输逐渐增强,外排运输的方向趋向于生长素高浓度方向更活跃,说明生长素信号的快速响应过程与膜泡运输的调节具有直接的关联。综合来看,植物ROP2参与生长素快速响应的信号转导途径,能促进膜泡朝向生长素浓度较高的一侧外排运输,正是这种方向性的膜泡运输快速的响应生长素信号并建立起细胞的极性。由此我们推测,结合于细胞膜上的ABP1作为吲哚乙酸受体,在生长素(IAA)结合后,将信号转导到某种激酶,激酶激活ROP2后,激活膜泡运输直接相关的G蛋白也激活了诸如SNARE (SYP71),从而使膜泡运输得以活化。