中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)揭示植物生長(zhǎng)素內(nèi)向運(yùn)輸機(jī)制

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢(mèng)宇）記者近日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校孫林峰、劉欣團(tuán)隊(duì)與譚樹(shù)堂團(tuán)隊(duì)合作，在植物激素運(yùn)輸領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展，首次報(bào)道了植物生長(zhǎng)素內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AUX1的三維結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)闡釋了該蛋白依賴(lài)于質(zhì)子濃度梯度向胞內(nèi)運(yùn)輸生長(zhǎng)素的分子機(jī)制。相關(guān)成果于北京時(shí)間5月15日發(fā)表在《細(xì)胞》（Cell）上。

這是孫林峰團(tuán)隊(duì)近5年來(lái)，繼在《自然》《科學(xué)》雜志接連發(fā)表論文后，于植物激素領(lǐng)域再度報(bào)道的又一研究成果。

生長(zhǎng)素是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的植物激素，幾乎參與了植物生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控的每個(gè)過(guò)程。尤其引人關(guān)注的是，生長(zhǎng)素在植物體內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的極性運(yùn)輸特性，即沿著特定方向在細(xì)胞間流動(dòng)。日常常見(jiàn)的向日葵“轉(zhuǎn)頭”運(yùn)動(dòng)就是生長(zhǎng)素在向光側(cè)和背光側(cè)分布不均勻產(chǎn)生的結(jié)果。而AUX1/LAX家族蛋白作為將生長(zhǎng)素從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)的“搬運(yùn)工”，在極性運(yùn)輸中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

目前，現(xiàn)有研究對(duì)AUX1/LAX家族蛋白仍然缺乏分子水平的認(rèn)知。為了突破理解生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸機(jī)制的這一關(guān)鍵“缺口”，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)首個(gè)被鑒定的生長(zhǎng)素內(nèi)向運(yùn)輸?shù)鞍住獢M南芥AUX1展開(kāi)了研究。

研究團(tuán)隊(duì)首先搭建了基于放射性同位素的生長(zhǎng)素內(nèi)向運(yùn)輸檢測(cè)體系，結(jié)合生化手段證實(shí)了AUX1蛋白的生長(zhǎng)素結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)活性受到質(zhì)子濃度的影響，并被小分子抑制劑CHPAA等抑制。進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)利用冷凍電鏡技術(shù)解析了AUX1在無(wú)底物結(jié)合狀態(tài)、與底物生長(zhǎng)素IAA結(jié)合狀態(tài)、與CHPAA結(jié)合三種不同狀態(tài)下的高分辨率三維結(jié)構(gòu)，首次揭示了AUX1/LAX家族蛋白的形貌。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步解析了AUX1在CHPAA結(jié)合狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，為其抑制機(jī)理提供了見(jiàn)解，并提出了AUX1依賴(lài)于質(zhì)子濃度梯度來(lái)介導(dǎo)生長(zhǎng)素內(nèi)向運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)運(yùn)模型。

本研究填補(bǔ)了生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸研究的關(guān)鍵空白，結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)前期的一系列成果，不僅有助于加深對(duì)植物激素運(yùn)輸機(jī)制的理解，也為未來(lái)農(nóng)業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，有望在除草劑開(kāi)發(fā)、提升作物產(chǎn)量和環(huán)境適應(yīng)性等方面發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值。