生長(zhǎng)素極性輸出載體PIN的研究進(jìn)展*

潘建偉， 張晨燕， 周哉材

(1.浙江師范大學(xué) 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院,浙江 金華 321004；2.蘭州大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000)

1928年，荷蘭科學(xué)家Went[1]首次描述了生長(zhǎng)素(auxin)及其在植物生長(zhǎng)發(fā)育中的作用.隨后，美國(guó)科學(xué)家Thimann成功分離和鑒定出生長(zhǎng)素主要成分吲哚-3-乙酸(indole-3-acetic acid,IAA).生長(zhǎng)素幾乎參與調(diào)控植物每一個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程[2-3]，其對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的調(diào)控作用主要取決于3個(gè)復(fù)雜的過(guò)程:生長(zhǎng)素代謝、生長(zhǎng)素運(yùn)輸和生長(zhǎng)素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo).生長(zhǎng)素的運(yùn)輸分為2種途徑：被動(dòng)運(yùn)輸(不消耗能量，不固定運(yùn)輸方向)與極性運(yùn)輸(消耗能量，具有運(yùn)輸方向).植物發(fā)育過(guò)程很大程度上是由生長(zhǎng)素梯度(auxin gradient)分布引起，而這種梯度分布正是由生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸所維持的[4].

生長(zhǎng)素的極性運(yùn)輸由3類(lèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白介導(dǎo)完成[5]，包括生長(zhǎng)素輸入載體AUX1/LAX(auxin 1/like-auxin)[6-7]、生長(zhǎng)素輸出載體PIN(pin-formed)[8-9]和ABCB/PGP(ATP-binding cassette B subfamily/P-glycoprotein)轉(zhuǎn)運(yùn)體[10].其中，PIN蛋白的質(zhì)膜極性分布模式在調(diào)節(jié)生長(zhǎng)素不對(duì)稱(chēng)分布方面起著重要作用，是決定生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸方向的關(guān)鍵調(diào)控因子[11-12].擬南芥(Arabidopsisthaliana)基因組編碼8個(gè)PIN蛋白(PIN1—PIN8)均為跨膜蛋白.根據(jù)親水區(qū)的長(zhǎng)短，將PIN蛋白分為2類(lèi)：長(zhǎng)PIN蛋白PIN1—PIN4及PIN7；短PIN蛋白PIN5，PIN6及PIN8[13].鑒于PIN蛋白的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、功能驗(yàn)證及表達(dá)模式已經(jīng)有比較全面的綜述，本文在這些方面就不再贅述.PIN極性定位和輸出活性受多種機(jī)制調(diào)控：磷酸化/去磷酸化、極性錨定、胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)龋疚闹亟榻B最近幾年有關(guān)PIN質(zhì)膜極性定位和輸出活性的分子調(diào)控機(jī)理研究的最新進(jìn)展.

1 PIN質(zhì)膜極性定位與運(yùn)輸活性的磷酸化調(diào)控機(jī)理

PIN蛋白的表達(dá)模式和亞細(xì)胞定位暗示轉(zhuǎn)錄翻譯后的修飾機(jī)制對(duì)PIN的生物學(xué)功能發(fā)揮重要作用[14].在PIN的修飾機(jī)制中，磷酸化機(jī)制一直被認(rèn)為是調(diào)控PIN蛋白極性定位和運(yùn)輸活性的重要機(jī)制之一.目前已知3類(lèi)蛋白激酶家族涉及PIN蛋白磷酸化，包括AGC激酶(protein kinase A,G和C)、促分裂素原活化激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)和鈣調(diào)蛋白激酶(calmodulin-dependent protein kinase，CDPK)[9].植物通過(guò)去磷酸化機(jī)制拮抗PIN的磷酸化作用(見(jiàn)圖1)，表明PIN蛋白的磷酸化是一個(gè)可逆過(guò)程.

1.1 AGCVⅢ激酶調(diào)控PIN介導(dǎo)的生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸

擬南芥基因組編碼39個(gè)AGC激酶，分為5個(gè)亞族：AGCVⅠ,AGCVⅡ,AGCVⅢ,PDK1及其他AGC基因[15].其中AGCVⅢ為最大的亞族，包含23個(gè)AGC激酶，細(xì)分為AGC1,AGC2,AGC3和AGC4 4類(lèi)[16].

PIDs,D6PKs,CRK5和MKK7-MPK3/4等磷酸激酶使PIN蛋白磷酸化，調(diào)控其極性定位和活性；PP2A磷酸化酶拮抗磷酸化作用；MAB4和Pin1AT協(xié)同PID功能在不同側(cè)壁發(fā)揮功能.帶字母“P”的圓圈代表磷酸化.

圖1 磷酸化/去磷酸化調(diào)控PIN極性定位與活性[9，14]

PID(pinoid)蛋白和PID2,WAG1,WAG2同屬于AGCVⅢ激酶AGC3類(lèi)[17]，統(tǒng)稱(chēng)為PIDs，它們之間功能冗余，通過(guò)調(diào)控PIN的亞細(xì)胞定位來(lái)影響子葉的發(fā)育、頂勾的打開(kāi)、根分生區(qū)的大小、果莢的形成等生物學(xué)過(guò)程[18-20].已有大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，非極性定位的PIDs通過(guò)直接磷酸化PIN親水區(qū)3個(gè)高度保守的絲氨酸位點(diǎn)(S1—S3)(見(jiàn)圖2)調(diào)控PIN從細(xì)胞基部定位到細(xì)胞頂部(見(jiàn)圖1)，從而影響生長(zhǎng)素的分布[21-25].然而，磷酸化位點(diǎn)特異性抗體檢測(cè)表明，過(guò)表達(dá)PID后，質(zhì)膜上、下兩端的PIN1 S1—S3位點(diǎn)均被磷酸化[26]，暗示PIN存在更復(fù)雜的PIDs磷酸化調(diào)控機(jī)理.

空心圓為PIDs和D6PKs激酶共同磷酸化位點(diǎn)，PIDs磷酸化偏向位點(diǎn)用實(shí)線(xiàn)圓標(biāo)記，D6PKs磷酸化偏向位點(diǎn)用虛線(xiàn)圓標(biāo)記；實(shí)心圓標(biāo)記MKK7-MPK3/4級(jí)聯(lián)反應(yīng)磷酸化位點(diǎn)；正方形標(biāo)記AP-2連接蛋白分揀位點(diǎn)；三角形標(biāo)記Pin1AT異構(gòu)酶改變PIN構(gòu)象的位點(diǎn).

圖2 擬南芥PIN的功能位點(diǎn)示意圖[14]

D6PKs(D6 protein kinases)亞家族由D6PK,D6PKL1(D6PK-like 1),D6PKL2,D6PKL3組成，屬于AGCVⅢ的AGC1類(lèi)蛋白激酶[27]，在下胚軸的向光性、背地性及側(cè)根和芽的分化過(guò)程中調(diào)控生長(zhǎng)素的運(yùn)輸[28-31].D6PKs在大部分細(xì)胞中極性分布，主要在根細(xì)胞中表達(dá)，與基部定位的PIN1,PIN2和PIN4相似[32].利用遺傳材料或藥劑處理使D6PKs功能缺失，都能降低PIN蛋白的磷酸化及生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸速率，暗示D6PKs調(diào)控PIN介導(dǎo)的生長(zhǎng)素極性輸出活性[25-26,29,32].D6PKs磷酸化PIN的位點(diǎn)除了S1—S3外，還包括另外2個(gè)絲氨酸位點(diǎn)S4和S5[25](見(jiàn)圖2).S4和S5在PIN3,PIN4及PIN7中保守，但在PIN1和 PIN2中發(fā)生突變.D6PKs過(guò)表達(dá)并不能導(dǎo)致PIN蛋白極性的改變[25]，它與PIDs磷酸化的不同功能被歸因于不同的磷酸化位點(diǎn)偏好[25,33](見(jiàn)圖2).而最新研究發(fā)現(xiàn),根尖細(xì)胞基部定位的PIN1 S1—S4位點(diǎn)均被磷酸化且對(duì)BFA敏感[26]，表明PIN基部定位的磷酸化與D6PKs磷酸化位點(diǎn)偏好無(wú)關(guān).

其他AGCVⅢ蛋白激酶如AGC1—3和AGC1—12同樣能夠通過(guò)磷酸化PIN蛋白參與調(diào)控下胚軸的向光性，但其具體機(jī)理尚未清楚[28].此外，AGCVⅢ家族一些成員被證明能夠在體外磷酸化PIN1，如AGC1—5和KIPK，這與在D6PKs和PIDs缺失突變體中仍能觀察到PIN1 S1—S4位點(diǎn)磷酸化的情況相符[26-28].另外，PIDs也能夠激活PIN的生長(zhǎng)素輸出活性[25]，可見(jiàn)AGCVⅢ磷酸激酶在多個(gè)方面調(diào)控PIN的功能.

1.2 CDPK調(diào)控PIN在質(zhì)膜上的分布

CPKs/CDPKs是一種Ca2+感受器，參與Ca2+信號(hào)途徑來(lái)響應(yīng)生理反應(yīng)[34].體外實(shí)驗(yàn)證明馬鈴薯CDPK1(StCDPK1)能夠磷酸化StPIN4[35]，暗示CDPK可能通過(guò)介導(dǎo)PIN的磷酸化從而影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育.CRK(CDPK-related kinase)是Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要調(diào)控因子，是一類(lèi)絲/蘇氨酸蛋白激酶，擬南芥中共有8個(gè)CRK成員，大部分CRK通過(guò)調(diào)控生長(zhǎng)素運(yùn)輸和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)影響植物生長(zhǎng)發(fā)育[34].2018年，Baba等[36]通過(guò)T-DNA敲除所有CRK基因發(fā)現(xiàn)CRK調(diào)控PIN2的豐度和定位，表明PIN受CRK蛋白激酶的磷酸化調(diào)控，進(jìn)而參與植物生長(zhǎng)發(fā)育.深入研究發(fā)現(xiàn)，AtCRK5在根表皮和皮層細(xì)胞的外側(cè)質(zhì)膜上呈明顯的U形分布，在體外能夠直接磷酸化PIN2蛋白，而體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明AtCRK5通過(guò)抑制PIN2的內(nèi)吞和促進(jìn)PIN2的再循環(huán)來(lái)調(diào)控根的向地性反應(yīng)和生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸[37](見(jiàn)圖1)，但其具體磷酸化位點(diǎn)仍然未知.

1.3 MAPK調(diào)控PIN極性

擬南芥基因組編碼20個(gè)MAPK和10個(gè)MAPK激酶(MAPK kinase，MKK)，MKK-MAPK信號(hào)級(jí)聯(lián)通路參與調(diào)控很多植物發(fā)育進(jìn)程[38].MKK7正向調(diào)控生長(zhǎng)素運(yùn)輸[39].定點(diǎn)突變PIN1絲氨酸位點(diǎn)S337使其持續(xù)磷酸化，導(dǎo)致PIN1在下胚軸及莖細(xì)胞中去極化，表現(xiàn)出和bud1(MKK7過(guò)表達(dá)突變體)突變體相似表型，證明MKK7下游蛋白激酶MAPK3或MAPK6通過(guò)磷酸化PIN1 S337位點(diǎn)介導(dǎo)PIN的極性定位，進(jìn)而調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育[38].另外，在擬南芥胚胎中突變PIN1 S337及蘇氨酸位點(diǎn)T340導(dǎo)致PIN1失去頂端極性定位，在根表皮細(xì)胞中以PIN2啟動(dòng)子表達(dá)磷酸化位點(diǎn)突變的PIN1蛋白能夠挽救pin2突變體表型[40]，推測(cè)MKK7-MAPK3/6蛋白激酶級(jí)聯(lián)介導(dǎo)S337和T340位點(diǎn)磷酸化導(dǎo)致PIN從細(xì)胞基部去極化.PIN1 S337和T340在PIN蛋白中并不保守，暗示不同的長(zhǎng)PIN蛋白具有不同的極性定位調(diào)控機(jī)制.最近研究發(fā)現(xiàn)，PIN1的蘇氨酸殘基T227,T248和T286能夠被MAPK4和MAPK6磷酸化，這3個(gè)蘇氨酸是高度保守基序“TPRXS(N/S)”的一部分，這些基序也包含S1—S3位點(diǎn)(見(jiàn)圖2)，暗示AGCVⅢ蛋白激酶和MAPK蛋白激酶通過(guò)磷酸化PIN的絲氨酸和蘇氨酸位點(diǎn)來(lái)介導(dǎo)PIN的極性[41].然而，AGCVⅢ蛋白激酶和MAPK蛋白激酶功能缺失突變體卻具有不同表型.因此，這些蛋白與PIN極性、生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸和植物生長(zhǎng)之間的調(diào)控關(guān)系仍有待于進(jìn)一步研究.

1.4 去磷酸化酶拮抗調(diào)控PIN蛋白的磷酸化

PIN通過(guò)可逆的磷酸化機(jī)制調(diào)控自身動(dòng)態(tài)極性定位[42-43].最先發(fā)現(xiàn)PIN去磷酸化相關(guān)蛋白為PP2AA1(A subunit of protein phosphatase 2A)[44]，下調(diào)PP2AA1與其功能冗余基因(包括PP2AA2—PP2AA3)造成PIN由質(zhì)膜基部向頂部定位[45].PP2AA(包括PP2AA1—PP2AA3)、SAL(SAPS domain-like)和FYPP1/3(phytochrome-associated serine/threonine protein phosphatase 1 and 3)分別作為調(diào)控亞基和催化亞基形成PP6(protein phosphatase 6，PP2As(protein phosphatase 2A)類(lèi)似物)全酶復(fù)合物，共同調(diào)控PIN去磷酸化[46].PP2As其他亞基也被證明能夠直接使PIN1去磷酸化，如TOPP4(type-one protein phosphatase 4)[47].此外，部分亞基(PP2A-C3/4)通過(guò)調(diào)控PIN的極性，建立生長(zhǎng)素濃度梯度的研究也有報(bào)道[48].

1.5 PIN蛋白磷酸化調(diào)控途徑中的其他參與蛋白

之前的觀點(diǎn)一直認(rèn)為PIN的極性取決于S1—S3位點(diǎn)是否被PIDs磷酸化，即質(zhì)膜基部定位的PIN被磷酸化后定位在質(zhì)膜頂部，直到去磷酸化為止，這一觀點(diǎn)得到一系列實(shí)驗(yàn)的支持[18,22-23,45-47,49-50].然而最新證據(jù)表明，不論是質(zhì)膜頂端還是底端的PIN都顯示S1—S3位點(diǎn)被磷酸化，但對(duì)BFA敏感性不同，暗示需要建立一個(gè)更復(fù)雜的極性定位模型來(lái)解釋PIN磷酸化調(diào)控.

已有文獻(xiàn)報(bào)道，MAB4/ENP/NPY1(macchi-bou 4/enhancer of pinoid/naked pins in yuc mutants 1)能夠和PID互作，影響PIN1在胚胎、子葉原基的極性定位[51-53].突變MAB4的所有同源基因MEL(MEL1，MEL2，MEL3)影響了組織的生長(zhǎng)、根的向地性，以及PIN2的定位、豐度和內(nèi)吞速率(見(jiàn)圖1).MEL蛋白在胚胎和根細(xì)胞中極性定位，定位區(qū)域和PIN蛋白基本一致[54-55]，暗示MAB4/MEL可能是極性因子或者幫助非極性PIDs蛋白調(diào)控PIN極性定位的調(diào)控因子.

下調(diào)順?lè)词礁彼岙悩?gòu)酶Pin1AT(cis/transprolyl isomerase)抑制PID過(guò)表達(dá)株系的表型，暗示Pin1AT和PID功能拮抗，使PIN1去磷酸化[56].順?lè)词礁彼岙悩?gòu)酶通過(guò)催化T或S前的脯氨酸順?lè)词疆悩?gòu)調(diào)控蛋白功能.Pin1AT能夠催化PIN1 S337附近的脯氨酸異構(gòu)，另外，PIN1蘇氨酸位點(diǎn) T227,T248和T286最近被證明是MPK4或MPK6的靶位點(diǎn)[38,41,56]，這些位點(diǎn)都與脯氨酸殘基相鄰,構(gòu)成“TPRXS(N/S)”基序(見(jiàn)圖2)，暗示PID決定的PIN1極性定位依賴(lài)于PinAT和MKK-MAPK級(jí)聯(lián)反應(yīng).但Pin1AT對(duì)PIN1影響具有特異性，可能存在幾種不同的異構(gòu)酶協(xié)同磷酸化機(jī)制調(diào)控不同PIN的極性定位[56].

2 PIN極性維持的錨定機(jī)制

PIN蛋白的質(zhì)膜極性定位維持是生長(zhǎng)素極性輸出的重要調(diào)控機(jī)制之一,與無(wú)極性的質(zhì)膜蛋白相比，PIN的不同之處在于PIN在質(zhì)膜上的橫向擴(kuò)散受到限制.高分辨率顯微鏡分析顯示，PIN1和PIN2在質(zhì)膜極性定位的區(qū)域上也存在不均勻分布，大部分蛋白成簇聚合(見(jiàn)圖3)，形成直徑為100～200 nm的簇狀聚合體(clusters)，這些簇狀聚合體由鞘脂、固醇和PIN蛋白構(gòu)成，受固醇結(jié)合劑(filipin)干擾，削弱簇化結(jié)構(gòu)[57].另外，一些極性定位在質(zhì)膜基部或頂部的磷脂酰肌醇也會(huì)影響PIN蛋白的極性分布和PIDs的質(zhì)膜定位[58-59].

簇狀聚合體：簇狀結(jié)構(gòu)；質(zhì)膜與細(xì)胞壁之間棒狀結(jié)構(gòu)為郝式絲；CME：網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞； GNOM介導(dǎo)再循環(huán)及分泌途徑.

圖3 PIN極性定位維持機(jī)制[9,14]

此外，植物細(xì)胞壁也被證明和PIN在極性區(qū)域錨定有關(guān).通過(guò)化學(xué)消化或遺傳干擾抑制細(xì)胞壁生成會(huì)導(dǎo)致PIN1的極性迅速消失；質(zhì)壁分離的PIN2蛋白會(huì)加快橫向擴(kuò)散速率[60].進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，植物細(xì)胞壁通過(guò)郝式絲(Hechtian strands)與質(zhì)膜連結(jié)，抑制質(zhì)膜蛋白的橫向擴(kuò)散[61](見(jiàn)圖3).這些研究結(jié)果表明，細(xì)胞壁參與調(diào)控PIN極性定位的維持.然而，極性區(qū)域PIN蛋白成簇狀分布的成因及細(xì)胞壁如何分揀錨定蛋白的機(jī)制仍需進(jìn)一步研究.

3 胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)維持PIN的極性定位

PIN簇狀結(jié)構(gòu)及細(xì)胞壁錨定都只能減少極性區(qū)域原有PIN的橫向流動(dòng)，而質(zhì)膜的流動(dòng)性和外界環(huán)境刺激均會(huì)影響離散分布(非簇狀)的PIN發(fā)生極性變化[57].越來(lái)越多的細(xì)胞證據(jù)表明，胞內(nèi)運(yùn)輸，即不斷將錯(cuò)誤定位的PIN蛋白內(nèi)吞(endocytosis)與再循環(huán)(recycling)到質(zhì)膜的極性區(qū)域，是維持PIN極性定位的重要原因之一.

3.1 網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)PIN內(nèi)吞

PIN的胞內(nèi)運(yùn)輸比其質(zhì)膜側(cè)向運(yùn)動(dòng)更高效快速地改變PIN的定位[57].目前研究顯示，PIN通過(guò)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞(clathrin-mediated endocytosis，CME)途徑從質(zhì)膜進(jìn)入胞內(nèi)[62-66].

網(wǎng)格蛋白需要接頭蛋白AP-2(adaptor protein-2)及其他輔助蛋白(AP180和epsin等)的協(xié)同招募才能定位于質(zhì)膜上，已知AP-2和貨物蛋白結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象變化，暴露與網(wǎng)格蛋白結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，招募網(wǎng)格蛋白到需要內(nèi)吞的質(zhì)膜區(qū)域[67].AUXIN-LIKE1/2作為一種新發(fā)現(xiàn)的CME調(diào)控因子，在AP-2和貨物蛋白結(jié)合之后抑制網(wǎng)格蛋白的招募，從而阻礙幼苗的生長(zhǎng)[68].利用BFA處理或Dendra標(biāo)記AUXIN-LIKE1/2過(guò)表達(dá)株系的PIN2，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)PIN2的內(nèi)吞明顯受到抑制[68](見(jiàn)圖3).已知AP-2通過(guò)“YxxΦ”基序揀選質(zhì)膜蛋白內(nèi)吞，突變PIN2蛋白的酪氨酸(PIN2,Y505)明顯促進(jìn)PIN橫向擴(kuò)散[57,67].然而另一研究發(fā)現(xiàn)，定點(diǎn)突變苯丙氨酸基序(PIN1,F165)亦能影響AP蛋白調(diào)控PIN1蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)及定位[69](見(jiàn)圖2)，暗示網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)PIN內(nèi)吞的復(fù)雜性.

3.2 PIN的再循環(huán)途徑

BFA處理實(shí)驗(yàn)表明，定位在TGN/EE(trans-Golgi network/early endosome)的ARF-GEF GNOM(ADP-ribosylation factor guanine-nucleotide exchange factors，GNOM)能夠調(diào)控PIN蛋白從內(nèi)體(endosomes) 再循環(huán)到質(zhì)膜基部[21,70].PIN1磷酸化抗體檢測(cè)BFA處理后的GNM696L和GNWT，發(fā)現(xiàn)GNWT中磷酸化的PIN1明顯少于GNM696L，暗示GNOM通過(guò)維持PIN1的磷酸化從而維持PIN1的極性[26].然而，2014年的研究顯示，GNOM定位于高爾基(golgi apparatus)，BFA處理導(dǎo)致GNOM錯(cuò)誤定位到TGN/EE上[71].對(duì)GNOM亞細(xì)胞定位認(rèn)識(shí)的改變，支持了GNOM是在早期分泌途徑中調(diào)控PIN極性的觀點(diǎn)[72].利用光轉(zhuǎn)換熒光蛋白Dendra2分析發(fā)現(xiàn)，BFA小體中富集的都是新合成的PIN2，暗示BFA抑制GNOM介導(dǎo)的分泌途徑，而不是PIN的回收途徑[73].之前GNOM在胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)墓δ芊治龆际墙⒃贐FA藥理分析的基礎(chǔ)上，但BFA在細(xì)胞學(xué)上的功能還存疑.目前已確定GNOM在PIN極性定位中起著關(guān)鍵性作用，但GNOM的精確功能仍沒(méi)有定論.

利用BFA藥物分析手段還發(fā)現(xiàn)ARF GTPase機(jī)制中其他調(diào)控因子，例如GNOM-LIKE1[74-75]，BEN1/MIN7[76]，VAN3[77]及最近報(bào)道的14-3-3 epsilon[78].擬南芥中存在13個(gè)14-3-3蛋白，根據(jù)是否具有高度保守的生物功能分為2類(lèi)，14-3-3 epsilon屬于保守的14-3-3 epsilon組，一共有5個(gè)蛋白.下調(diào)14-3-3epsilon基因(epsilon，mu，omicron)導(dǎo)致生長(zhǎng)素分布模式發(fā)生改變，產(chǎn)生生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸缺陷相關(guān)的表型；另外，PIN1和PIN2的組織表達(dá)也發(fā)生變化，極性減弱，再循環(huán)途徑受到干擾[78].

4 展 望

已知生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸在植物配子體發(fā)生、胚胎與果實(shí)發(fā)育、側(cè)生器官發(fā)生、向性生長(zhǎng)和逆境響應(yīng)中均具有重要的生物學(xué)功能，是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要調(diào)控機(jī)制之一.自從擬南芥PIN基因克隆以來(lái)，經(jīng)過(guò)20年的研究，人們對(duì)PIN的表達(dá)調(diào)控、極性定位和運(yùn)輸機(jī)制及其生物學(xué)功能已有深入的了解.然而，PIN蛋白如何介導(dǎo)生長(zhǎng)素極性輸出的分子作用機(jī)制至今仍沒(méi)有被徹底弄清楚.因此，在PIN介導(dǎo)生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸研究領(lǐng)域中亟待解決以下幾個(gè)重要科學(xué)問(wèn)題：1)解析PIN蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，這是PIN介導(dǎo)生長(zhǎng)素極性運(yùn)輸?shù)暮诵目茖W(xué)問(wèn)題或瓶頸問(wèn)題，也是最關(guān)鍵的生化證據(jù)；2)PIN極性建立與維持的分子調(diào)控機(jī)制，這是剖析細(xì)胞水平生長(zhǎng)素極性流向的重要機(jī)制；3)PIN質(zhì)膜內(nèi)吞與胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制，既是PIN極性建立與維持機(jī)制的重要研究?jī)?nèi)容之一，也是PIN介導(dǎo)生長(zhǎng)素極性輸出的重要調(diào)控機(jī)制之一.堅(jiān)信隨著這些科學(xué)問(wèn)題的解決，PIN介導(dǎo)的生長(zhǎng)素極性輸出的分子機(jī)制會(huì)更加清晰.