中国科学技术大学的研究团队在植物激素研究领域取得了突破性进展。近日，由孙林峰、刘欣教授与谭树堂教授携手合作的研究项目，成功揭示了植物生长素内向转运蛋白AUX1的三维结构，并深入解析了其依赖质子浓度梯度进行生长素运输的分子机制。这一重要发现已于权威期刊《细胞》上发表。
生长素，作为首个被发现的植物激素，对植物生长发育的各个阶段起着至关重要的作用。尤其值得注意的是，生长素在植物体内呈现出极性运输的特性，即生长素在细胞内和细胞间具有特定的流动方向。例如，向日葵的“转头”运动正是由于生长素在向光侧和背光侧分布不均所导致的。AUX1/LAX家族蛋白作为生长素从细胞外到细胞内的关键转运蛋白，在生长素的极性运输中扮演着核心角色。
尽管AUX1/LAX家族蛋白的重要性早已被认识到，但对其分子层面的理解却相对匮乏。为了填补这一知识空白，研究团队将目光投向了拟南芥中的AUX1蛋白，这是首个被确认的生长素内向运输蛋白。通过一系列精密的实验设计，研究团队首先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，并证实AUX1蛋白的生长素结合和转运活性确实受到质子浓度的影响，且能够被小分子抑制剂如CHPAA所抑制。
进一步的研究中，团队利用冷冻电镜技术，成功解析了AUX1在无底物结合状态、与生长素IAA结合状态以及与CHPAA结合状态下的高分辨率三维结构。这些结构首次揭示了AUX1/LAX家族蛋白的形态特征，为理解其功能和作用机制提供了宝贵的视觉证据。
研究团队还深入分析了AUX1在CHPAA结合状态下的结构，提出了AUX1依赖质子浓度梯度介导生长素内向运输的转运模型。这一模型不仅为AUX1的抑制机理提供了新见解，也为后续研究提供了重要的理论基础。
该研究成果不仅填补了生长素极性运输研究的关键空白，还结合团队前期的一系列工作，深化了对植物激素运输机制的理解。这一突破有望为农业应用开辟新的道路，特别是在除草剂开发、提高作物产量以及增强作物环境适应性等方面展现出广阔的应用前景。
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