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中國科學技術大學的研究團隊在植物激素研究領域取得了突破性進展。近日，由孫林峰、劉欣教授與譚樹堂教授攜手合作的研究項目，成功揭示了植物生長素內向轉運蛋白AUX1的三維結構，并深入解析了其依賴質子濃度梯度進行生長素運輸的分子機制。這一重要發現已于權威期刊《細胞》上發表。
生長素，作為首個被發現的植物激素，對植物生長發育的各個階段起著至關重要的作用。尤其值得注意的是，生長素在植物體內呈現出極性運輸的特性，即生長素在細胞內和細胞間具有特定的流動方向。例如，向日葵的“轉頭”運動正是由于生長素在向光側和背光側分布不均所導致的。AUX1/LAX家族蛋白作為生長素從細胞外到細胞內的關鍵轉運蛋白，在生長素的極性運輸中扮演著核心角色。
盡管AUX1/LAX家族蛋白的重要性早已被認識到，但對其分子層面的理解卻相對匱乏。為了填補這一知識空白，研究團隊將目光投向了擬南芥中的AUX1蛋白，這是首個被確認的生長素內向運輸蛋白。通過一系列精密的實驗設計，研究團隊首先構建了一個基于放射性同位素的生長素內向運輸檢測系統，并證實AUX1蛋白的生長素結合和轉運活性確實受到質子濃度的影響，且能夠被小分子抑制劑如CHPAA所抑制。
進一步的研究中，團隊利用冷凍電鏡技術，成功解析了AUX1在無底物結合狀態、與生長素IAA結合狀態以及與CHPAA結合狀態下的高分辨率三維結構。這些結構首次揭示了AUX1/LAX家族蛋白的形態特征，為理解其功能和作用機制提供了寶貴的視覺證據。
研究團隊還深入分析了AUX1在CHPAA結合狀態下的結構，提出了AUX1依賴質子濃度梯度介導生長素內向運輸的轉運模型。這一模型不僅為AUX1的抑制機理提供了新見解，也為后續研究提供了重要的理論基礎。
該研究成果不僅填補了生長素極性運輸研究的關鍵空白，還結合團隊前期的一系列工作，深化了對植物激素運輸機制的理解。這一突破有望為農業應用開辟新的道路，特別是在除草劑開發、提高作物產量以及增強作物環境適應性等方面展現出廣闊的應用前景。
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