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第六大植物激素的首個運輸蛋白被發現

2024-03-23 11:24:00  |  來 源:光明日報  點擊:
在日常生活中,隧道可以幫助人們翻山越嶺。在植物細胞內,當內部物質穿過細胞膜時,往往也會通過類似的“隧道”。近日,中國科學技術大學孫林峰團隊在第六大類植物激素——油菜素內酯的運輸領域取得突破性進展。團隊發現了首個油菜素內酯的運輸蛋白,研究成果于3月22日在《科學》雜志上發表。

油菜素內酯又名“蕓苔素內酯”,可以調控植物體的生長、伸長、開花和育種等多個方面,是一種高效廣譜、無毒無害的新型植物生產調節劑。1996年,學界將其列為繼生長素、脫落酸、細胞分裂素、乙烯和赤霉素之后的第六大類植物激素。它在細胞內部合成,但是需要運輸到細胞外才能發揮作用。然而,從被發現至今已80余年,它的運輸過程卻一直是個未解之謎,這極大地限制了油菜素內酯信號調控的研究。

孫林峰團隊在研究第一大類植物激素——生長素的運輸過程中有了意外發現。“ABCB19蛋白被廣泛認定為生長素的運輸蛋白,突變蛋白意味著功能破壞,即不再能運輸生長素。但我們卻發現,這一蛋白突變后的植株,其外形特征與其他生長素運輸蛋白突變體表現并不完全一致,于是我們懷疑,這個蛋白是不是還運輸別的植物激素?”因此,團隊檢驗了該蛋白對其他植物激素的反應情況,最終發現了油菜素內酯的運輸過程。

孫林峰團隊利用冷凍電鏡技術解析了ABCB19蛋白的高分辨率三維結構。ABCB19蛋白長得像一個可以雙開口的V形夾,是細胞膜上一個個游動著的小“隧道”,倒V字開口“捕捉”細胞內部的油菜素內酯,結合后再以正V字開口在細胞外部打開進行“釋放”。

孫林峰團隊還與比利時根特大學尤金妮婭·拉西諾娃團隊進行合作,在植物細胞內證實了ABCB19蛋白能夠運輸油菜素內酯,并且正向調控植物的油菜素內酯信號。

“ABCB19蛋白可以轉運油菜素內酯是一個有趣的發現,團隊為該領域的研究作出了重大貢獻。”審稿人評價。這項成果填補了油菜素內酯運輸領域的關鍵空白,開辟了一片新的天地。

“ABCB19屬于結構和功能相似的一類‘家族蛋白’,發現它的‘隱藏功能’為我們后續的研究提供了新的思路。”孫林峰說,未來針對該家族蛋白的進一步功能分析和改造,將為人們理解、利用油菜素內酯信號促進農業生產提供更多幫助。

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