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第六大植物激素的首個運(yùn)輸?shù)鞍妆话l(fā)現(xiàn)

時間:2024-03-24 12:24:19   來源:光明日報

  在日常生活中,隧道可以幫助人們翻山越嶺。在植物細(xì)胞內(nèi),當(dāng)內(nèi)部物質(zhì)穿過細(xì)胞膜時,往往也會通過類似的“隧道”。近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫林峰團(tuán)隊在第六大類植物激素——油菜素內(nèi)酯的運(yùn)輸領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了首個油菜素內(nèi)酯的運(yùn)輸?shù)鞍,研究成果?月22日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表。

  油菜素內(nèi)酯又名“蕓苔素內(nèi)酯”,可以調(diào)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(chǎn)調(diào)節(jié)劑。1996年,學(xué)界將其列為繼生長素、脫落酸、細(xì)胞分裂素、乙烯和赤霉素之后的第六大類植物激素。它在細(xì)胞內(nèi)部合成,但是需要運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外才能發(fā)揮作用。然而,從被發(fā)現(xiàn)至今已80余年,它的運(yùn)輸過程卻一直是個未解之謎,這極大地限制了油菜素內(nèi)酯信號調(diào)控的研究。

  孫林峰團(tuán)隊在研究第一大類植物激素——生長素的運(yùn)輸過程中有了意外發(fā)現(xiàn)。“ABCB19蛋白被廣泛認(rèn)定為生長素的運(yùn)輸?shù)鞍,突變蛋白意味著功能破壞,即不再能運(yùn)輸生長素。但我們卻發(fā)現(xiàn),這一蛋白突變后的植株,其外形特征與其他生長素運(yùn)輸?shù)鞍淄蛔凅w表現(xiàn)并不完全一致,于是我們懷疑,這個蛋白是不是還運(yùn)輸別的植物激素?”因此,團(tuán)隊檢驗了該蛋白對其他植物激素的反應(yīng)情況,最終發(fā)現(xiàn)了油菜素內(nèi)酯的運(yùn)輸過程。

  孫林峰團(tuán)隊利用冷凍電鏡技術(shù)解析了ABCB19蛋白的高分辨率三維結(jié)構(gòu)。ABCB19蛋白長得像一個可以雙開口的V形夾,是細(xì)胞膜上一個個游動著的小“隧道”,倒V字開口“捕捉”細(xì)胞內(nèi)部的油菜素內(nèi)酯,結(jié)合后再以正V字開口在細(xì)胞外部打開進(jìn)行“釋放”。

  孫林峰團(tuán)隊還與比利時根特大學(xué)尤金妮婭·拉西諾娃團(tuán)隊進(jìn)行合作,在植物細(xì)胞內(nèi)證實了ABCB19蛋白能夠運(yùn)輸油菜素內(nèi)酯,并且正向調(diào)控植物的油菜素內(nèi)酯信號。

  “ABCB19蛋白可以轉(zhuǎn)運(yùn)油菜素內(nèi)酯是一個有趣的發(fā)現(xiàn),團(tuán)隊為該領(lǐng)域的研究作出了重大貢獻(xiàn)。”審稿人評價。這項成果填補(bǔ)了油菜素內(nèi)酯運(yùn)輸領(lǐng)域的關(guān)鍵空白,開辟了一片新的天地。

  “ABCB19屬于結(jié)構(gòu)和功能相似的一類‘家族蛋白’,發(fā)現(xiàn)它的‘隱藏功能’為我們后續(xù)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(jìn)一步功能分析和改造,將為人們理解、利用油菜素內(nèi)酯信號促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更多幫助。

(責(zé)任編輯:華康)

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