中国科大团队揭示植物生长素内向运输机制

中国教育报-中国教育新闻网讯（记者 方梦宇）记者近日从中国科学技术大学获悉，该校孙林峰、刘欣团队与谭树堂团队合作，在植物激素运输领域取得重要研究进展，首次报道了植物生长素内向转运蛋白AUX1的三维结构，系统阐释了该蛋白依赖于质子浓度梯度向胞内运输生长素的分子机制。相关成果于北京时间5月15日发表在《细胞》（Cell）上。

这是孙林峰团队近5年来，继在《自然》《科学》杂志接连发表论文后，于植物激素领域再度报道的又一研究成果。

生长素是第一个被发现的植物激素，几乎参与了植物生长发育调控的每个过程。尤其引人关注的是，生长素在植物体内呈现出明显的极性运输特性，即沿着特定方向在细胞间流动。日常常见的向日葵“转头”运动就是生长素在向光侧和背光侧分布不均匀产生的结果。而AUX1/LAX家族蛋白作为将生长素从细胞外转运至细胞内的“搬运工”，在极性运输中发挥着关键作用。

目前，现有研究对AUX1/LAX家族蛋白仍然缺乏分子水平的认知。为了突破理解生长素极性运输机制的这一关键“缺口”，研究团队针对首个被鉴定的生长素内向运输蛋白——拟南芥AUX1展开了研究。

研究团队首先搭建了基于放射性同位素的生长素内向运输检测体系，结合生化手段证实了AUX1蛋白的生长素结合和转运活性受到质子浓度的影响，并被小分子抑制剂CHPAA等抑制。进一步，研究团队利用冷冻电镜技术解析了AUX1在无底物结合状态、与底物生长素IAA结合状态、与CHPAA结合三种不同状态下的高分辨率三维结构，首次揭示了AUX1/LAX家族蛋白的形貌。

同时，研究团队进一步解析了AUX1在CHPAA结合状态下的结构，为其抑制机理提供了见解，并提出了AUX1依赖于质子浓度梯度来介导生长素内向运输的转运模型。

本研究填补了生长素极性运输研究的关键空白，结合研究团队前期的一系列成果，不仅有助于加深对植物激素运输机制的理解，也为未来农业应用奠定了基础，有望在除草剂开发、提升作物产量和环境适应性等方面发挥应用价值。