向日葵永远向着太阳绽放它的“笑脸”,是什么原因使得它“向日倾”呢?记者从中国科学技术大学获悉,该校生命科学与医学部孙林峰教授团队在植物生长机理研究上的重大进展,揭示了植物生长素“搬运工”工作全貌。
据悉,在植物体内有一种称为生长素的物质,如同人体内生长激素一样,它负责给细胞传达信息,指挥植物的生长发育。受光照影响,生长素会从向日葵茎端向光侧运输到背光侧,产生浓度差异。由此,背光侧生长会更快,而向光侧慢一些,向日葵的花盘就朝着太阳的方向转头了。生长素的运输需要细胞膜上的“搬运工”——转运蛋白的协助,其中非常重要的一员是负责将生长素从细胞内搬运到细胞外的外排蛋白PIN。
作为第一种被发现的植物激素,生长素几乎参与了植物生长发育调控的每个过程,它的一个显著特点是其细胞间传递具有方向性,PIN家族蛋白就在其中发挥了关键作用。解析PIN蛋白的三维结构对于理解生长素的“搬运”过程有极大的帮助。
拟南芥PIN1是最早鉴定的PIN家族成员之一,团队搭建出一套全新的、基于放射性同位素的功能检测体系,验证了PIN1蛋白的生长素“搬运”活性。团队还进一步解析了PIN1与生长素IAA、抑制剂NPA结合的复合体结构,揭示了PIN1蛋白“装载”生长素,以及NPA“鸠占鹊巢”阻止生长素“搬运”的全貌。该研究为深入理解植物生长素极性运输过程,认识“葵花向日倾”等等奇妙的植物界现象的原理提供了重要帮助。