記者6月23日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該校教授孫林峰、副教授劉欣團隊與特任教授譚樹堂團隊合作，首次發(fā)現(xiàn)了植物生長素內(nèi)向轉(zhuǎn)運蛋白AUX1的三維結(jié)構(gòu)。研究系統(tǒng)闡釋了該蛋白依賴于質(zhì)子濃度梯度向胞內(nèi)運輸生長素的分子機制。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《細胞》上。

　　生長素是第一個被發(fā)現(xiàn)的植物激素，幾乎參與了植物生長發(fā)育調(diào)控的每個過程。尤其引人關(guān)注的是，生長素在植物體內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的極性運輸特性，即生長素會沿著特定方向在細胞間流動。例如，常見的向日葵“轉(zhuǎn)頭”運動，便是生長素在向光側(cè)和背光側(cè)的分布不均導致的。

　　作為將生長素從細胞外轉(zhuǎn)運至細胞內(nèi)的“搬運工”，AUX1/LAX家族蛋白在極性運輸中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。目前，現(xiàn)有研究對AUX1/LAX家族蛋白仍然缺乏分子水平的認知。AUX1是AUX1/LAX家族蛋白成員之一。為了攻克生長素極性運輸機制的關(guān)鍵“缺口”，研究團隊針對首個被鑒定的生長素內(nèi)向運輸?shù)鞍住獢M南芥AUX1展開了研究。

　　研究團隊首先搭建了基于放射性同位素的生長素內(nèi)向運輸檢測體系，結(jié)合生化手段證實了AUX1的生長素結(jié)合和轉(zhuǎn)運活性受到質(zhì)子濃度的影響，并被小分子抑制劑CHPAA等抑制。隨后，研究團隊進一步利用冷凍電鏡技術(shù)解析了AUX1在無底物結(jié)合狀態(tài)、與底物生長素IAA結(jié)合狀態(tài)、與CHPAA結(jié)合狀態(tài)等三種不同狀態(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，研究團隊進一步解析了AUX1在與CHPAA結(jié)合狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)，為其抑制機理提供了見解，并提出了AUX1依賴于質(zhì)子濃度梯度來介導生長素內(nèi)向運輸?shù)霓D(zhuǎn)運模型。

　　研究人員表示，這項研究填補了生長素極性運輸研究的關(guān)鍵空白，不僅有助于加深對植物激素運輸機制的理解，也為未來農(nóng)業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，有望在除草劑開發(fā)、提升作物產(chǎn)量和增強作物環(huán)境適應(yīng)性等方面發(fā)揮應(yīng)用價值。（記者吳長鋒）

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