油菜素內酯被學界列為第六大植物激素，搬運工在植物生長調控中發揮著重要作用。第大的首在細胞內部進行生物合成的植物油菜素內酯，需要被搬運到細胞外才能發揮作用。激素但是個現，自其被發現的搬運工百姓彩票官網登錄80多年(nian)來，誰負責搬運(yun)、第大的首其運(yun)輸過(guo)程(cheng)是植物怎(zen)樣(yang)的，一直是激素未解之謎(mi)。

　　中國科(ke)學(xue)(xue)技術大學(xue)(xue)教授(shou)孫林(lin)峰(feng)團(tuan)隊與(yu)比利時根(gen)特大學(xue)(xue)教授(shou)尤金妮婭(ya)·拉西諾娃團(tuan)隊合作(zuo)，個(ge)現(xian)在油(you)(you)菜素內酯的搬(ban)運工運輸領(ling)域取得突破(po)性(xing)進(jin)展。他們發現(xian)了(le)油(you)(you)菜素內酯首個(ge)轉運蛋白——ABCB19蛋白，第大的首它可以將油(you)(you)菜素內酯搬(ban)運到(dao)細胞外(wai)。植物該(gai)成果(guo)填補(bu)了(le)油(you)(you)菜素內酯運輸領(ling)域的激素關(guan)鍵空白，對(dui)研究(jiu)植物生(sheng)長發育(yu)以及農業生(sheng)產具有重要意義。個(ge)現(xian)相(xiang)關(guan)研究(jiu)成果(guo)近(jin)日發表(biao)于《科(ke)學(xue)(xue)》。

　　能效顯著的油菜素內酯

　　油菜素內酯又名“蕓苔素內酯”，在植物中含量極低，因此其鑒定過程十分漫長且艱難。百姓神彩票

　　早在1941年(nian)，美(mei)國學(xue)者就發現(xian)(xian)玉米花粉提取(qu)物可(ke)以(yi)促(cu)進大豆生長，但并不知道具體原因。1970年(nian)，他們(men)從油菜花粉中提取(qu)出一種活性物質，發現(xian)(xian)它同樣(yang)可(ke)以(yi)促(cu)進大豆的生長，并將其命名(ming)為“油菜素”。

　　1979年，研(yan)究人員通(tong)過優(you)化(hua)(hua)純化(hua)(hua)工(gong)藝，從227千克油菜花粉中提取(qu)了(le)(le)4毫克活性物(wu)(wu)質。他們通(tong)過X射線、質譜等手段解(jie)析了(le)(le)活性物(wu)(wu)質的化(hua)(hua)學(xue)結構，揭開了(le)(le)該物(wu)(wu)質的神秘面紗，將(jiang)其命(ming)名為(wei)“油菜素內(nei)酯(zhi)”。

　　隨著研究的深入，研究人員逐漸意識到油菜素內酯在植物生長調控中的重要性，于是1996年，繼生長素、快3百姓彩票脫落酸、細胞分裂素、乙烯(xi)和赤霉素之后，學界將油菜素內(nei)酯列(lie)為第六(liu)大類植物激素。

　　雖(sui)然油菜素(su)(su)內酯(zhi)在植物(wu)(wu)中含(han)量極低(di)，但能效十分顯著。“它(ta)可以調(diao)控(kong)植物(wu)(wu)的(de)生(sheng)長、開花和育(yu)種(zhong)等多個方面，還(huan)可以提(ti)高植物(wu)(wu)對干旱、鹽(yan)堿等環境以及(ji)病蟲害等脅迫的(de)適應(ying)性，對于植物(wu)(wu)的(de)發(fa)育(yu)和生(sheng)存十分關鍵(jian)。”論(lun)文(wen)共同通訊作者孫林峰介紹，施(shi)用油菜素(su)(su)內酯(zhi)經(jing)濟(ji)實惠(hui)，只需要使用微量的(de)油菜素(su)(su)內酯(zhi)，就可以顯著提(ti)高經(jing)濟(ji)作物(wu)(wu)的(de)產量。目前，該方法已被廣(guang)泛應(ying)用在農業(ye)生(sheng)產中。

　　隨著生(sheng)活水平提高(gao)，人們對(dui)農產品(pin)的(de)(de)安(an)全和品(pin)質提出(chu)了(le)更高(gao)要求。孫林峰認(ren)為(wei)，油菜(cai)素(su)內酯作(zuo)為(wei)一種(zhong)高(gao)效(xiao)廣譜、無毒無害的(de)(de)新(xin)型植物生(sheng)長調節劑，具有廣闊的(de)(de)應用前景。

　　意外發現ABCB19蛋白“隱藏功能”

　　解(jie)開油菜素(su)內酯搬運之謎，對于孫林(lin)峰團(tuan)隊(dui)來說是個“意(yi)外”。當時團(tuan)隊(dui)在研(yan)究(jiu)第一大類植物激素(su)——生長(chang)素(su)的運輸蛋白，在此過程中，他們意(yi)外發現ABCB19蛋白是油菜素(su)內酯的“搬運工”。

　　事實上，ABCB19蛋白是個搬(ban)運“老手”，它一直被視為生長(chang)素的“搬(ban)運工(gong)”，而這一結果也被學術界廣泛接受。

　　但在此次研(yan)究(jiu)中，孫林峰(feng)團隊有(you)了新發(fa)現。

　　“一開(kai)始，我們一直想要解釋(shi)ABCB19蛋白是如何(he)結合和(he)(he)搬運生長素(su)的，但(dan)是實驗發現ABCB19蛋白對于(yu)生長素(su)的結合和(he)(he)搬運并不明顯。”孫林峰說，由于(yu)始終無法獲得(de)很好的實驗結果，這項工作(zuo)被暫時擱(ge)置。

　　后來，在(zai)一次與開展植物學研(yan)究的同事(shi)討論中(zhong)，孫林峰得(de)到了一些啟發。

　　“假(jia)設ABCB19蛋白搬運的是生(sheng)長素，那么當它被破壞(huai)后，也就(jiu)是它的突變體蛋白植(zhi)株會(hui)出現生(sheng)長素信號(hao)缺陷的特(te)征。但是，實驗(yan)中，我們注意到，ABCB19蛋白突變體植(zhi)株與其他的生(sheng)長素搬運蛋白突變體植(zhi)株外形表現并不(bu)一致。”孫林峰說(shuo)。

　　于是(shi)，團隊大膽猜測：ABCB19蛋白除了搬運生長(chang)素外，是(shi)否還(huan)搬運其他植(zhi)物(wu)激素。

　　質疑權威是一個很大的挑(tiao)戰，但團隊決定試(shi)(shi)一試(shi)(shi)。

　　一般來說，蛋(dan)白(bai)在搬運植(zhi)物激素時(shi)，需(xu)要消耗能量。因(yin)此，通(tong)過監測能量消耗的情況，就能初步判斷蛋(dan)白(bai)是(shi)否和植(zhi)物激素發生了(le)反應。

　　團隊首先在ABCB19蛋(dan)白(bai)中加入生長素，發現并不能(neng)促進蛋(dan)白(bai)對(dui)能(neng)量的(de)消耗(hao)。證(zheng)實了蛋(dan)白(bai)沒有(you)很好(hao)地(di)搬(ban)運生長素。

　　同樣的，團隊又分別監測了ABCB19蛋白在赤霉素(su)、油(you)菜素(su)內酯等(deng)多種植物(wu)激素(su)中(zhong)的能量(liang)消耗情況。“我們意外地觀(guan)察到(dao)，在油(you)菜素(su)內酯中(zhong)，ABCB19蛋白能量(liang)消耗異常顯著(zhu)。”孫林峰說。

　　研究團隊(dui)建立了利用(yong)放射性標記(ji)追蹤物質運動狀態的(de)體系，這相當于給(gei)油菜素(su)內酯植入(ru)了一個“定位儀”，并利用(yong)其證明(ming)了ABCB19蛋白(bai)在人工(gong)構(gou)建的(de)模擬細胞環(huan)境(jing)中(zhong)可以(yi)搬運油菜素(su)內酯。

　　為了進一步看清ABCB19蛋白的樣貌，團(tuan)隊利用冷凍電鏡(jing)技術解析得(de)到(dao)高分辨率三維結構，直觀地觀察到(dao)了ABCB19蛋白是如何結合、搬運油菜素內酯的。

　　ABCB19蛋白長得(de)像一個雙開口的V形夾，倒V字開口“捕(bu)捉”細胞(bao)內(nei)部(bu)(bu)的油菜素內(nei)酯，結合后，再以正V字開口在細胞(bao)外部(bu)(bu)打開進行(xing)“釋放”。

　　最終(zhong)，孫林峰團隊(dui)與尤(you)金妮婭·拉西諾(nuo)娃團隊(dui)合作，在植(zhi)物細胞內(nei)進(jin)一步證(zheng)實了ABCB19蛋白(bai)能夠搬(ban)運油菜素(su)內(nei)酯，并且促(cu)進(jin)油菜素(su)內(nei)酯發揮信號調控作用。

　　“我們意外(wai)地發現了(le)ABCB19蛋(dan)白的這(zhe)些‘隱藏(zang)功能’，闡(chan)明了(le)很多之前在(zai)表型(xing)上觀察到(dao)的差異，這(zhe)讓我們可以重新審視(shi)該蛋(dan)白的生理作(zuo)用(yong)。”孫林(lin)峰說。

　　填補油菜素內酯信號通路研究空白

　　糧食(shi)安(an)全是“國之大者”。“植物激素的基礎研(yan)究有助(zhu)于農(nong)業增產(chan)高效(xiao)。”孫林峰說。

　　孫林峰(feng)自2017年(nian)加入中國科(ke)學技(ji)術大學并建(jian)立團隊(dui)以來，就將研(yan)究(jiu)方向定為“植(zhi)(zhi)物(wu)激素運(yun)輸和信號調(diao)控”。近年(nian)來，他們針對(dui)重(zhong)要植(zhi)(zhi)物(wu)激素的(de)運(yun)輸過(guo)(guo)程進行研(yan)究(jiu)，通過(guo)(guo)冷(leng)凍電鏡技(ji)術描繪(hui)了多個關鍵“搬(ban)運(yun)工”的(de)樣貌，并利用各(ge)種生(sheng)物(wu)化學研(yan)究(jiu)手段回答了它們搬(ban)運(yun)植(zhi)(zhi)物(wu)激素的(de)原(yuan)理。

　　比(bi)如，團隊揭示了生長素“搬運工”成員PIN1蛋白的結(jie)構(gou)，讓人們更清(qing)晰地理(li)解植物“向光生長”等有(you)趣的生命(ming)現象。相(xiang)關研究成果于2022年8月2日發(fa)表在《自然》上。

　　在(zai)此基礎上(shang)，2023年，團(tuan)隊(dui)在(zai)《植(zhi)(zhi)物(wu)通訊》發表了靶(ba)向PIN蛋白抑制(zhi)(zhi)劑(ji)的研究，發現消炎、鎮痛藥物(wu)分子(zi)萘普生可以抑制(zhi)(zhi)PIN蛋白的功能，這為(wei)開發更安全、有效的農藥提供了思路。此外，團(tuan)隊(dui)還解析了植(zhi)(zhi)物(wu)激素脫落酸“搬運工”ABCG25蛋白的三維結(jie)構。相關研究成果發表于(yu)《自(zi)然-植(zhi)(zhi)物(wu)》。

　　可以說，孫林峰團隊(dui)一直在“死磕(ke)”植物激(ji)素研究(jiu)。

　　此前，前五大(da)植物(wu)激素的(de)(de)轉運蛋白已經(jing)被發現(xian)，只有油菜素內(nei)酯(zhi)(zhi)(zhi)轉運蛋白是個未知數。“當我們證實ABCB19蛋白是油菜素內(nei)酯(zhi)(zhi)(zhi)轉運蛋白時，真(zhen)的(de)(de)很激動。我們的(de)(de)工作填補了(le)(le)油菜素內(nei)酯(zhi)(zhi)(zhi)信號(hao)通路的(de)(de)研究空(kong)白。”孫林峰說，這(zhe)也為設計開發針(zhen)對該蛋白的(de)(de)小分子功能調節化合(he)物(wu)奠定了(le)(le)基礎(chu)，為相關農藥和植物(wu)生(sheng)(sheng)長調節劑用(yong)于農業生(sheng)(sheng)產、提高(gao)作物(wu)產量提供(gong)了(le)(le)更多思路。

　　“ABCB19蛋白更偏向于轉運油菜素(su)內(nei)酯(zhi)而(er)不是生長(chang)素(su)，是一(yi)個(ge)有(you)趣的發現。這為該領域研究(jiu)作(zuo)出了重大貢(gong)獻。”一(yi)位審稿專家評價(jia)道。

　　未來，孫林峰將帶領團隊(dui)進一(yi)步分析、改造ABCB19蛋(dan)白，為人們利(li)用油(you)菜素內(nei)酯促進農(nong)業生產提供更多幫助。（記者 王敏(min) 通(tong)訊員 朱子月(yue)）