中国科学技术大学揭示植物生长素运输关键机制，成果发表在《细胞》杂志
时间：2025-05-28 00:45
小编：小世评选
近日，中国科学技术大学的研究团队取得了一项重要的研究进展，揭示了植物生长素(Auxin)的运输机制。这项研究的成果于5月15日发表在国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）上，标志着植物激素运输领域的重要突破。该项研究由中国科学技术大学孙林峰教授和刘欣副教授与谭树堂教授团队合作开展，重点关注生长素在植物体内的极性运输特性。
生长素作为植物的主要生长激素，决定了植物的生长方向和形态。在植物体内，生长素的分布并不是均匀的，而是呈现出明显的极性运输特性。这一特性对于植物的向光性以及其他生理现象至关重要，例如向日葵“转头”就是生长素在向光侧与背光侧的不均匀分布所造成的结果。在这一过程中，AUX1/LAX家族的蛋白质扮演着“搬运工”的角色，负责将生长素从细胞外转运至细胞内，从而影响植物的生长和发育。
为了深入理解生长素的极性运输机制，研究团队专注于首个被鉴定的生长素内向运输蛋白——拟南芥AUX1。研究者们构建了一个基于放射性同位素的生长素内向运输检测系统，这一系统能够监测生长素进入细胞的动态变化。通过结合多种生化手段，研究表明AUX1蛋白的生长素结合和转运活性受到细胞内质子浓度的影响。研究还发现小分子抑制剂CHPAA可以有效阻断AUX1的运输活性。
值得注意的是，研究团队采用冷冻电镜技术解析了AUX1在与底物结合和不结合状态下的高分辨率三维结构。这一过程使科学家能够对AUX1的工作机制有更深入的了解，尤其是在CHPAA抑制状态下的结构解析，为未来相关药物的设计提供了有价值的参考。综合这些研究结果，团队提出了一个依赖质子浓度梯度的生长素内向运输的转运模型，从而阐明了AUX1在生长素运输中的重要机制。
AUX1作为生长素内向运输的重要介导蛋白，其功能的确证不仅使研究团队对植物激素运输机制的理解更为深入，也为未来的农业应用开辟了新的可能性。研究表明，这一发现有望在除草剂开发、提升作物产量和增强环境适应性等领域发挥实际应用的价值。
论文中，科研团队还提到，随着对植物激素运输机制的深入理解，今后可以设计出更高效的农药和肥料，进而推动可持续农业的发展。基于AUX1的研究成果，未来将有助于开发植物的新型品种，从而加强植物对逆境的抵御能力。
此次研究的共同第一作者包括中国科学技术大学的杨智森、魏宏、甘雨琳，以及来自香港中文大学（深圳）的刘慧慧。中国科学技术大学的孙林峰教授、刘欣副教授和谭树堂教授则为论文的共同通讯作者。该项研究通过多学科的交叉合作，不仅提升了对植物生长调节机制的认识，也在生态与农业领域中具有重要的理论与实践意义。
研究团队在后续的工作中，计划进一步探索其他植物激素的运输机制，以期为植物生理过程提供更完整的解释，并帮助提升全球农业生产效率。因此，这项研究不仅是科学探索的一次成功，也是跨学科合作的一次精彩体现，为植物生长素运输的研究打下了坚实的基础。
中国科学技术大学在植物激素研究方面的最新成果，展示了中国在国际科学界日益增强的实力，也为全球农业的可持续发展指明了方向。随着对植物生长机制认知的不断深入，未来我们有望迎来农业科技的进一步飞跃。
