植物生长素“搬运工”露真容貌

中国科技大学教授孙林峰、副教授刘欣与谭树堂教授合作，在植物激素运输领域取得了重要研究进展。他首次分析了植物生长素内向转移蛋白质AUX1的三维结构，并系统地解释了依靠质子浓度梯度将生长素运输到细胞中的分子机制。5月15日，相关成果在细胞中公布。

这是孙林峰团队在过去五年中继续在《自然》和《科学》上发表文章后，在植物激素领域再次报道的另一项研究成果。

生长激素是第一种被发现的植物激素，几乎参与了植物生长发育调节的每一个过程，如根和芽的形成、茎叶的生长、向光和向重力反应。生长激素在植物中不是“随机扩散”，而是表现出明显的极性运输特征——也就是说，它会沿着特定的方向在细胞之间流动，最终形成浓度梯度，调节植物的发育和环境反应。向日葵常见的“转头”运动是生长激素在向光侧和背光侧分布不均匀的结果。AUX1/LAX家族蛋白作为一种将生长激素从细胞转移到细胞之外的工作

目前，研究对AUX1/LAX家族蛋白仍缺乏分子水平的认识。为了突破理解生长素极性运输系统的关键“缺口”，研究小组研究了拟南芥AUX1蛋白，这是第一个被检测到的生长素内向运输蛋白。

研究小组首先建立了基于放射性同位素的内向生长素运输检测系统，结合生化方法，验证了AUX1蛋白质的生长素组合和运输活性受到质子浓度的影响，并受到小分子抑制剂CHPAA的抑制。此外，研究小组首次通过使用冷冻电子显微镜技术，分析了AUX1蛋白质在三种不同状态下的高分辨率三维结构：无底结合状态、与底生长素IAA结合状态和CHPAA结合状态，揭示了AUX1/LAX家族蛋白质的外观。

与此同时，研究团队进一步分析了CHPAA组合状态下AUX1蛋白的结构，并提出了依靠质子浓度梯度来引导生长素内向运输转移模型的AUX1蛋白的抑制机制。

这项研究弥补了生长素极性运输研究的关键缺口。结合研究团队前期的一系列工作，不仅有助于加强对植物激素运输系统的了解，而且为未来农业应用奠定了基础。有望在灭草剂开发、作物产量和环境适应性的提高等方面发挥实用价值。