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2025年4月26日，佛山大學(xué)國(guó)際膜生物與環(huán)境研究中心喻敏教授團(tuán)隊(duì)在Environmental and Experimental Botany發(fā)表了題為Coordinated PIN7 and AUX1 Responses to Arsenite-Restrained Root Growth in Arabidopsis的研究論文，揭示了生長(zhǎng)素運(yùn)輸?shù)鞍?/span>PIN7和AUX1協(xié)同響應(yīng)亞砷酸鹽抑制植物根系生長(zhǎng)的機(jī)制。

研究團(tuán)隊(duì)以植物逆境生理為研究方向，重點(diǎn)探索金屬離子或養(yǎng)分缺乏（鐵、錳、銅、鋅、硼、鋁、鎘、砷等）對(duì)根尖生長(zhǎng)素運(yùn)輸?shù)鞍?/span>PINs亞細(xì)胞定位和內(nèi)吞循環(huán)的影響，以探明逆境脅迫阻礙根系生長(zhǎng)的機(jī)理。在酸性土壤環(huán)境中，植物不僅遭受鋁毒害，而且面臨缺硼脅迫，團(tuán)隊(duì)2023年的研究成果揭示了酸性土壤中供硼緩解鋁脅迫的新機(jī)制，成果以Cover Paper形式發(fā)表在The Plant Journal（中科院一區(qū)TOP，IF7.2）。此后，研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)繼鋁（Al）之后的主要毒害元素之一錳（Mn）展開(kāi)研究。系統(tǒng)性揭示了錳（Mn）毒通過(guò)下調(diào)生長(zhǎng)素合成相關(guān)基因的表達(dá)以及生長(zhǎng)素運(yùn)輸相關(guān)蛋白降解進(jìn)而抑制根生長(zhǎng)的機(jī)制，相關(guān)成果以題“Manganese toxicity elicits the degradation of auxin transport carriers to restrain arabidopsis root growth”于2024年6月27日發(fā)表在Environmental and Experimental Botany雜志上（）。

此外，我國(guó)華南地區(qū)土壤砷（As）污染是制約植物生長(zhǎng)和糧食安全的主要因素之一。在砷污染土壤中，植物根系生長(zhǎng)受到顯著抑制，且亞砷酸鹽（As^III）的毒性強(qiáng)于硝酸鹽（As^V）。前期研究表明，As^III脅迫導(dǎo)致根尖生長(zhǎng)素（IAA）積累，但具體機(jī)制尚不清楚。生長(zhǎng)素（auxin，IAA）從地上部向根尖靜止中心（quiescent center，QC）的運(yùn)輸依賴于定位在中柱和中柱鞘的PIN7和AUX1載體蛋白協(xié)同作用。IAA從QC再分配到伸長(zhǎng)區(qū)（elongation zone，EZ）主要依賴于表皮細(xì)胞膜PIN2載體蛋白。本研究利用共聚焦熒光顯微鏡（CLSM）觀察擬南芥轉(zhuǎn)基因材料DII-VENUS和DR5-GFP發(fā)現(xiàn)，As^III脅迫誘導(dǎo)根尖分生區(qū)（meristem zone，MZ）和過(guò)渡區(qū)（transition zone，TZ）生長(zhǎng)素含量顯著增加，而伸長(zhǎng)區(qū)（elongation zone，EZ）生長(zhǎng)素含量減少。此外，As^III脅迫導(dǎo)致根尖第一個(gè)可見(jiàn)根毛突起的表皮細(xì)胞伸長(zhǎng)長(zhǎng)度（LEH）顯著降低，表明As^III抑制了細(xì)胞伸長(zhǎng)。通過(guò)藥物干擾及轉(zhuǎn)基因材料PIN2-Dendra2實(shí)時(shí)觀察As^III脅迫對(duì)PIN2膜蛋白的影響，發(fā)現(xiàn)As^III脅迫引起PIN7和AUX1膜蛋白含量增加，依賴于As^III對(duì)PIN7和AUX1基因轉(zhuǎn)錄水平的上調(diào)，而非內(nèi)吞作用的抑制。PIN2膜蛋白內(nèi)吞循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)As^III脅迫不抑制PIN2膜蛋白內(nèi)吞作用，而是通過(guò)上調(diào)PIN7和AUX1基因表達(dá)來(lái)增加生長(zhǎng)素在根尖的積累。本研究為揭示砷污染土壤中植物根系生長(zhǎng)抑制機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。相關(guān)成果以題“Coordinated PIN7 and AUX1 Responses to Arsenite-Restrained Root Growth in Arabidopsis”于2025年4月26日發(fā)表在Environmental and Experimental Botany雜志上（）。

佛山大學(xué)喻敏教授、斯洛伐克科學(xué)院植物研究所Ján Jásik教授、華南理工大學(xué)與佛山大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)在站博士后陶林、李亞林講師為共同通訊作者；陶林博士后和佛山大學(xué)本科生羅欣怡為論文共同第一作者；佛山大學(xué)研究生朱虎、顧路平及本科生呂雋歡、郭芷珊、楊藝博、王惠、楊陽(yáng)、陸彥衫、吳嘉怡也參與了該項(xiàng)研究。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用研究基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金及廣東省科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)基金的資助。