播报：为什么植物会向光生长？研究人员现在离答案又近了一步

达尔文在其1880年出版的《植物的运动力》一书中指出，植物可能会根据环境的提示如光线或重力向某一方向生长。他提供的证据表明，植物接受刺激的部分和作出反应的部分是不同的。达尔文称，为了解释这一点，一种“影响”必须从感知刺激的领域转移到反应的领域。然而达尔文永远无法确定这种影响。

(资料图)

这种“加速生长的物质”在1926年被发现是激素植物生长素，随后人们发现，这种生长素是控制大多数植物对环境变化反应的生长因子。然而生长素分子在细胞间的定向运输是必要的，这样才能确保其反应被分配到植物的适当区域。

20世纪90年代，一个名为PIN-FORMED(PIN)的蛋白质家族最终被确认为对这一过程至关重要。它们的名字来自于如果它们功能失调所衍生的独特形态。植物成为一个针状的“针”，没有芽或花。

PIN蛋白被证明是生长素的运输工具。它们的功能对于在植物组织内建立生长素梯度至关重要。一个梯度随后指导植物的生长和发育。

Pedersen小组现在首次提供了PIN蛋白运输生长素的结构基础，并跟Ulrich Hammes副教授领导的慕尼黑工业大学的合作者结合起来进行了全面的生物化学特征分析。

这些结果最终提供了生长素运输背后的分子机制。它还有助于解释广泛使用的除草剂如何能被PIN蛋白识别。

该成果已经进行了很长时间

该项目是由于一系列令人惊讶和偶然的联系而产生，研究负责人Bjørn Panyella Pedersen副教授介绍道：“我们在2016年启动了这个项目，当时，我偶然听到了一个关于植物生理学的广泛介绍，其中顺便提到了生长素。这让我想起了我在生物系读书时的学习，于是我决定阅读一下这个主题。令我惊讶的是，没有任何生化或结构方面的特征，我觉得这是一个我们可以有所作为的地方。”

然而在将近一年的时间里，各种努力大多停滞不前，直到Ulric Hammes向Pederson实验室伸出橄榄枝，从而在一个完全不同的项目上进行合作，该项目跟藻类中的离子平衡有关。

“我们很快就发现了我们对辅酶运输的共同兴趣并在这个主题上开始了非常富有成效的合作，”Bjørn阐述道，“在这之后，我的小组仍花了四年时间来开发一个足以提供数据的生化样本，而这是实验室中两个优秀的博士后的集中努力，最初是Mikael Winkler，后来是Kien Lam Ung。这个项目是我们研究领域中一个古老的原则的一个很好的例子，‘Junk in – Junk out’。”

一旦该小组成功地创造了一个高质量的样本，进展就迅速而猛烈。在一年之内，所有的数据都被收集起来，手稿也被写好并提交。审查过程同样迅速，从最初提交到最终接受只用了四个月。

“得到这些结果的感觉几乎就像我们找到了人们一个世纪以来一直在寻找的一块缺失的拼图。这是那些你只想尽快分享的结果之一，”该论文的两位共同第一作者之一Kien Lam Ung说道，“这是一次疯狂的旅程。如果没有这么多人的支持我们不可能做到这一点，更不用说EMBION显微镜了，在快速申请后我们在短时间内获得了使用权。在这个过程中，我们学到了很多东西。”