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記者6月23日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授孫林峰、副教授劉欣團(tuán)隊與特任教授譚樹堂團(tuán)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(jī)制。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在《細(xì)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(xì)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(dǎo)致的。

作為將生長素從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運至細(xì)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(rèn)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(jī)制的關(guān)鍵“缺口”，研究團(tuán)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(tuán)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(tuán)隊進(jìn)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(tuán)隊進(jìn)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(jī)理提供了見解，并提出了AUX1依賴于質(zhì)子濃度梯度來介導(dǎo)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(bǔ)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(jī)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(qiáng)作物環(huán)境適應(yīng)性等方面發(fā)揮應(yīng)用價值。

（原載于《科技日報》?2025-06-25?第06版）