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在真核生物中,顶端生长是一种特化的细胞极性生长类型,它的调控包括Rho GTP水解酶的非对称分布。ROP（植物中的Rho）是植物中唯一的一类Rho GTP水解酶,参与了植物的生长发育和对环境信号的响应等多种调控过程。特别是,ROP可以通过调控微丝的动态等细胞活动调控花粉管和根毛的顶端生长。关于ROP信号通路二十多年的研究揭示了ROP的下游效应因子（如ICR）和ROP的调控因子（如鸟苷酸交换因子RopGEFs）。但是,一种对于整个信号通路需要的、调控它们非对称分布的正反馈调控机制仍不清楚。在这里,我们发现了一种通过连续的多聚化和磷酸化所构成的调控机制。简而言之,ROP-GTP在质膜某一点的聚集导致顶端生长的建立,ROP-GTP与它的效应因子ICR2互作,并招募胞质中的AGC蛋白激酶到达质膜,这一招募过程依赖于微管的动态。到达质膜的AGC蛋白激酶与PRONEs互作,并将其磷酸化,进而调控RopGEFs的顶端定位。ROP在顶端被RopGEFs激活后,进一步将信号放大,从而确保了细胞的顶端生长。这一正反馈调节环对于植物中顶端生长细胞单极性生长位点的维持是必须的。本实验的研究结果与主要结论如下:（1）AGC蛋白激酶通过磷酸化发挥功能自我磷酸化分析证实AGC1.5是一个有功能的蛋白激酶,其第214位的赖氨酸突变为谷氨酰胺后,便丧失了它的自我磷酸化活性。事实上,AGC1.5能够互补双突变体agc1.5agc1.7花粉管极性生长丧失的表型,而AGC1.5K214Q则不能互补这一表型。另一方面,AGC1.5过量表达会造成根毛的空间螺旋生长,而AGC1.5K214Q过量表达则不能产生该效果。这些结果显示:AGC蛋白激酶是一种有功能的蛋白激酶。（2）ROP信号通路与AGC蛋白激酶是相互依赖的一方面,ROP信号通路依赖于AGC蛋白激酶的活性。标记ROP-GTP的荧光探针CRIBRIC1-mRFP动态定位于生长花粉管的顶端质膜,这与CRIBRIC1特异地与ROP-GTP互作是一致的。但是,在双突变体agc1.5agc1.7花粉管的生长过程中,CRIBRIC1-mRFP的质膜定位范围比野生型的更宽。另一方面,AGC蛋白激酶功能的发挥依赖于ROP信号通路。AGC1.5过量表达导致根毛的空间螺旋生长,暗示改变了根毛生长的极性。而在ROP信号通路受到破坏的突变体如鸟嘌呤核苷酸解离因子的突变体scn1-1、ROP2DN和PRONEL103D的遗传背景下过量表达AGC1.5不会产生这种根毛极性生长丧失的表型。这一结果显示:AGC蛋白激酶的活性也依赖于ROP信号通路。（3）AGC1.5与ROP GTP水解酶的效应因子和激活因子互作AGC1.5与RopGEFs的PRONE结构域互作,而AGC1.5K241Q不与之互作。研究表明:二聚化对RopGEFs的功能是关键的,而丧失了形成二聚体的点突变形式PRONE1（PRONEL103D）不能与AGC1.5互作。这一结果显示:有功能的RopGEFs才能与AGC1.5互作。AGC1.5与ICR2的C端的卷曲螺旋结构域（CT）互作,这也是活性的ROP GTP水解酶互作的结构域。丧失与ROP互作能力的ICR2m506/511不能与AGC1.5互作,说明:有ROP结合的ICR2才能与AGC蛋白激酶互作。（4）AGC蛋白激酶磷酸化RopGEFs在体内,AGC1.5能够磷酸化RopGEF1和RopGEF12的PRONE结构域（PRONE1和PRONE12）。RopGEF1的第333位丝氨酸残基的突变极大地减弱了AGC1.5对PRONE1的磷酸化。但是,它与ROPs的互作以及PRONE1形成二聚体的能力并没有受到破坏。此外,体外GEF活性分析显示:点突变也没有改变PRONE1催化ROP2鸟嘌呤核苷酸的交换能力。我们检测了PRONE1的体内功能。PRONE1和PRONE1S333D都会造成生长花粉管的顶端膨大以及PRONE1的顶端质膜定位。相反,PRONE1S333A过量表达的花粉管与野生型的表型一致,但是,PRONE1S333A随机定位在一些质膜的一部分,而不定位于顶端质膜。此外,PRONE1在双突变体agc1.5agc1.7中的表达类似于PRONE1S333A在野生型中的表达。这些结果显示:PRONE1第333位丝氨酸残基的磷酸化依赖于AGC蛋白激酶。在根毛中,我获得了相似的结果。这一结果再次确认:PRONE1第333位丝氨酸残基的磷酸化对于它在单一质膜区域的时空定位是非常关键的。（5）ICR2招募并激活AGC蛋白激酶依赖于微管的动态为了确定ICR2-AGC互作的生物学功能,我们分析了在含有ICR2或不含有ICR2的遗传背景下AGC的定位。在单独过量表达AGC1.5的起始或延伸的根毛中,AGC1.5除了部分定位于胞质外,主要定位于顶端两侧的质膜。与之相反,AGC1.5K214Q主要定位于胞质。AGC1.5与ICR2共表达会导致其定位于根毛顶端的质膜,而AGC1.5K214Q则依然定位于胞质。与共表达的结果一致,ICR2和MIDD1的功能缺失导致AGC1.5丧失了质膜定位,而且,在双突变体icr2midd1背景下,过量表达AGC1.5也丧失了根毛空间卷曲的表型。此外,化学药剂紫杉醇和氨磺乐灵处理,都会改变AGC1.5的定位,抑制AGC1.5过量表达所产生的根毛表型。这结果说明:在微管的协助下,ICR2招募AGC1.5到达质膜,进而激活质膜定位的ROP。