植物生長素胞內運輸機制揭示

原標題：植物生長素胞內運輸機制揭示

記者6月23日從中國科學技術大學獲悉，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，首次發現了植物生長素內向轉運蛋白AUX1的三維結構。研究系統闡釋了該蛋白依賴于質子濃度梯度向胞內運輸生長素的分子機制。相關研究成果近日發表在《細胞》上。

生長素是第一個被發現的植物激素，幾乎參與了植物生長發育調控的每個過程。尤其引人關注的是，生長素在植物體內呈現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“轉頭”運動，便是生長素在向光側和背光側的分布不均導致的。

作為將生長素從細胞外轉運至細胞內的“搬運工”，AUX1/LAX家族蛋白在極性運輸中發揮著關鍵作用。目前，現有研究對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鍵“缺口”，研究團隊針對首個被鑒定的生長素內向運輸蛋白——擬南芥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向運輸檢測體系，結合生化手段證實了AUX1的生長素結合和轉運活性受到質子濃度的影響，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解析了AUX1在無底物結合狀態、與底物生長素IAA結合狀態、與CHPAA結合狀態等三種不同狀態下的高分辨率三維結構，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結合狀態下的結構，為其抑制機理提供了見解，并提出了AUX1依賴于質子濃度梯度來介導生長素內向運輸的轉運模型。

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，也為未來農業應用奠定了基礎，有望在除草劑開發、提升作物產量和增強作物環境適應性等方面發揮應用價值。（記者吳長鋒）