中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 方夢宇）記者近日從中國科學技術大學獲悉，該校孫林峰、劉欣團隊與譚樹堂團隊合作，在植物激素運輸領域取得重要研究進展，首次報道了植物生長素內(nèi)向轉運蛋白AUX1的三維結構，系統(tǒng)闡釋了該蛋白依賴于質子濃度梯度向胞內(nèi)運輸生長素的分子機制。相關成果于北京時間5月15日發(fā)表在《細胞》（Cell）上。

這是孫林峰團隊近5年來，繼在《自然》《科學》雜志接連發(fā)表論文后，于植物激素領域再度報道的又一研究成果。

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)育調控的每個過程。尤其引人關注的是，生長素在植物體內(nèi)呈現(xiàn)出明顯的極性運輸特性，即沿著特定方向在細胞間流動。日常常見的向日葵“轉頭”運動就是生長素在向光側和背光側分布不均勻產(chǎn)生的結果。而AUX1/LAX家族蛋白作為將生長素從細胞外轉運至細胞內(nèi)的“搬運工”，在極性運輸中發(fā)揮著關鍵作用。

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。為了突破理解生長素極性運輸機制的這一關鍵“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，結合生化手段證實了AUX1蛋白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。進一步，研究團隊利用冷凍電鏡技術解析了AUX1在無底物結合狀態(tài)、與底物生長素IAA結合狀態(tài)、與CHPAA結合三種不同狀態(tài)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CHPAA結合狀態(tài)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(nèi)向運輸?shù)霓D運模型。

本研究填補了生長素極性運輸研究的關鍵空白，結合研究團隊前期的一系列成果，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)應用奠定了基礎，有望在除草劑開發(fā)、提升作物產(chǎn)量和環(huán)境適應性等方面發(fā)揮應用價值。