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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授孫林峰、副教授劉欣團(tuán)隊(duì)與教授譚樹堂團(tuán)隊(duì)合作，在植物激素運(yùn)輸領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展。他們首次解析了植物生長素內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白AUX1的三維結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)闡釋了該蛋白依賴于質(zhì)子濃度梯度向胞內(nèi)運(yùn)輸生長素的分子機(jī)制。5月15日，相關(guān)成果發(fā)表于《細(xì)胞》。

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，如根和芽的形成、莖葉的生長、向光和向重力性反應(yīng)等。生長素在植物體內(nèi)并不是“隨機(jī)擴(kuò)散”，而是呈現(xiàn)明顯的極性運(yùn)輸特性——會沿著特定方向在細(xì)胞間流動，從而形成濃度梯度，調(diào)控植物發(fā)育和環(huán)境響應(yīng)。常見的向日葵“轉(zhuǎn)頭”運(yùn)動就是生長素在向光側(cè)和背光側(cè)分布不均勻產(chǎn)生的結(jié)果。而AUX1/LAX家族蛋白作為將生長素從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)的“搬運(yùn)工”，在極性運(yùn)輸中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

目前，現(xiàn)有研究對AUX1/LAX家族蛋白仍缺乏分子水平的認(rèn)知。為彌補(bǔ)生長素極性運(yùn)輸機(jī)制這一關(guān)鍵“缺口”，研究團(tuán)隊(duì)針對首個被鑒定的生長素內(nèi)向運(yùn)輸?shù)鞍住獢M南芥AUX1蛋白展開了研究。

研究團(tuán)隊(duì)首先搭建了基于放射性同位素的生長素內(nèi)向運(yùn)輸檢測體系，結(jié)合生化手段證實(shí)了AUX1蛋白的生長素結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)活性受到質(zhì)子濃度的影響，并被小分子抑制劑CHPAA等抑制。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用冷凍電鏡技術(shù)解析了AUX1蛋白在無底物結(jié)合、與底物生長素IAA結(jié)合、與CHPAA結(jié)合3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(duì)進(jìn)一步解析了AUX1蛋白在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AUX1蛋白依賴于質(zhì)子濃度梯度介導(dǎo)生長素內(nèi)向運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)運(yùn)模型。

該研究填補(bǔ)了生長素極性運(yùn)輸研究的關(guān)鍵空白，不僅有助于加深對植物激素運(yùn)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)量和環(huán)境適應(yīng)性等方面發(fā)揮應(yīng)用價值。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.028

（原載于《中國科學(xué)報》?2025-05-16?第1版?要聞）