中国科学技术大学发表最新Cell论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

生长素（Auxin）是最早被发现的植物激素 ，其 在协调植物生长发育的各个方面以及调节植物对环境信号的响应方面发挥至关重要的作用，包括根和芽的形成、茎叶的生长、向光和向重力性反应等。

与所有已知的其他植物激素不同，生长素在植物体内是定向运输的，即极性生长素运输（PAT），这种独特的系统通过形成浓度梯度以及局部最大值或最小值，为生长素的多种作用奠定了基础，从而在植物体内协调复杂的动态调节机制。例如，常见的向日葵“转头”运动就是生长素在向光侧和背光侧分布不均匀产生的结果。这种有方向的运输主要依赖三类蛋白的协同作用：负责生长素从胞内向胞外运输的PIN 家族和ABCB 家族，以及负责生长素从胞外转运至细胞内的AUX1/LAX 家族。它们的转运方式和调控机制各异，对于生长素极性运输和特定空间分布发挥了十分关键的作用。

然而，现有研究仍然缺乏对介导生长素内向运输的 AUX1/LAX 蛋白的分子水平的认知，这也成为了理解生长素极性运输机制的关键“缺口”。

2025 年 5 月 15 日，中国科学技术大学生命科学与医学部孙林峰、刘欣团队联合谭树堂团队 （杨智森、魏宏、甘雨琳、刘慧慧为论文共同第一作者 ） ，在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为： Structural insights into auxin influx mediated by the

Arabidopsis

该研究在植物激素运输领域取得重要突破，首次报道了植物生长素内向转运蛋白 AUX1 的三维结构，系统阐释了 AUX1 蛋白依赖于质子浓度梯度向胞内运输生长素的分子机制。

生长素在协调植物生长和发育的诸多方面以及调节对环境信号的反应方面发挥着至关重要的作用。生长素的不对称时空分布产生了局部梯度模式，这种模式受细胞内生长素流入和流出的共同调节。AUX1/LAX家族转运蛋白已被确认为主要的生长素内向转运载体。

在这项最新研究中，研究团队描述了拟南芥 AUX1 介导的生长素向胞内运输的特性。利用冷冻电镜技术，研究团队确定了其在三种状态下的结构：未结合生长素状态、结合生长素状态以及结合小分子竞争性抑制剂 3-氯-4-羟基苯乙酸（CHPAA）的状态。所有结构都呈向内弯曲的构象。在生长素结合的结构中，吲哚-3-乙酸（IAA）主要通过其羧基与 AUX1 形成氢键而与之配位。关键氨基酸残基在 IAA 结合中的功能作用通过体外和体内分析得到了验证。CHPAA 与 IAA 结合于同一部位。这些发现推进了我们对植物中生长素运输的理解。

总的来说，该研究首次揭示了由 AUX1/LAX 蛋白家族介导的植物生长素内向运输的分子基础，填补了生长素极性运输过程的关键空白。结合前期对生长素外向运输蛋白 PIN1 的研究，研究团队从分子层面绘制了生长素极性运输过程的图景。

这一系列成果不仅有助于加深对植物激素运输机制的理解，也为未来开发基于这些转运蛋白的小分子调控剂奠定了基础，有望在农业除草剂开发、提升作物产量和环境适应性等方面发挥应用价值。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00463-5