酸性土壤中，植物不僅遭受鋁毒害，而且面臨缺硼脅迫。前期研究發(fā)現(xiàn)硼緩解鋁脅迫對根尖生長素運(yùn)輸抑制，但該機(jī)制尚不清楚。生長素（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PIN1/3/4/7載體蛋白協(xié)同作用。IAA從QC再分配到伸長區(qū)（elongation zone，EZ）主要依賴于表皮細(xì)胞膜PIN2載體蛋白。近日，The Plant Journal以Supplementary Cover的形式在線正式發(fā)表了喻敏教授團(tuán)隊(duì)的論文：Boron Supply Restores Aluminum-Blocked Auxin Transport by Modulation PIN2 Trafficking in the Root Apical Transition Zone。該論文揭示了硼緩解酸性土壤鋁毒抑制植物根系生長的機(jī)制。

Doi：10.1111/tpj.16129

該研究利用激光共聚焦掃描顯微鏡（蔡司980， 2020年購置安裝）觀察轉(zhuǎn)基因DII-VENUS和DR5-GFP株系發(fā)現(xiàn)鋁脅迫誘導(dǎo)根尖分生區(qū)（meristem zone，MZ）和過渡區(qū)（transition zone，TZ）生長素積累，伸長區(qū)生長素含量減少，硼能緩解該過程。利用藥物干擾及轉(zhuǎn)基因材料PIN2-Dendra2實(shí)時(shí)觀察鋁脅迫和供硼對PIN2膜蛋白的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)鋁脅迫引起PIN2膜蛋白含量增加依賴于鋁對PIN2膜蛋白內(nèi)吞作用的抑制，而不依賴于PIN2基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控。PIN2膜蛋白內(nèi)吞和循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)供硼促進(jìn)PIN2膜蛋白內(nèi)吞和循環(huán)來緩解鋁對PIN2囊泡運(yùn)輸?shù)囊种啤?/span>

（中山大學(xué)在Molecular Plant上發(fā)表文章且轉(zhuǎn)載并解讀了該封面）

提出硼緩解鋁脅迫抑制根尖表皮細(xì)胞IAA輸出模型，即PIN2蛋白和IAA共定位在內(nèi)化的囊泡內(nèi)，通過囊泡的循環(huán)促進(jìn)IAA輸出。鋁抑制細(xì)胞膜流動(dòng)性來阻礙PIN2蛋白內(nèi)化。硼不僅能促進(jìn)PIN2載體內(nèi)吞作用，而且能促進(jìn)它的分泌，該過程能夠修復(fù)鋁導(dǎo)致的伸長區(qū)生長素匱乏。該研究為揭示酸性土壤中供硼緩解鋁脅迫機(jī)制提供了新的見解。

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩、博士研究生陶林為論文第一作者，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院喻敏教授、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)石磊教授和德國波恩大學(xué)Franti?ek Balu?ka教授為共同通訊作者，中國科學(xué)院南京土壤研究所沈仁芳教授、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院特聘教授謝爾蓋，學(xué)院課題組吳飛華特聘教授、李學(xué)文副教授、馮英明副教授、劉家友講師、李亞林博士、碩士研究生朱虎及本科生蕭曉儀、黃秋雨、郭芷珊、德國波恩大學(xué)博士研究生Niloufar Pirayesh、Sakil Mahmud也參與了該項(xiàng)目研究。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助。