„Das Verständnis des Pflanzenwachstums ist grundlegend für die Verbesserung von Ernteerträgen und Resilienz“, sagt Prof. Sun Linfeng von der University of Science and Technology of China (USTC). In einer bahnbrechenden Entdeckung haben USTC-Forscher den molekularen Mechanismus des Auxin-Imports in Pflanzen aufgedeckt, ein kritischer Prozess für Wachstum und Entwicklung.
Die in Cell am 15. Mai veröffentlichte Studie beschreibt, wie das AUX1-Protein Auxin unter Verwendung eines Protonenkonzentrationsgradienten in Pflanzenzellen transportiert. Diese in China gemachte Entdeckung bietet den ersten Einblick in die Funktionsweise der AUX1/LAX-Proteinfamilie.
Das Team unter der Leitung von Prof. Sun Linfeng, Liu Xin und Tan Shutang verwendete Kryo-Elektronenmikroskopie, um die hochauflösenden Strukturen von AUX1 zu bestimmen. Diese Strukturen enthüllten die Architektur des Proteins und wie es an Auxin bindet, und boten Einblicke in das gerichtete Wachstum und die Wurzelentwicklung.
Die Forschung identifizierte auch wichtige Reste wie His249 (H249), die für die Auxin-Erkennung entscheidend sind. Mutagenese- und physiologische Experimente bestätigten die Bedeutung dieser Reste für das Pflanzenwachstum. Molekulardynamiksimulationen verdeutlichten weiter, wie Inhibitoren wie CHPAA den Auxin-Transport blockieren.
Dieser Durchbruch bietet potenzielle Anwendungen in der Landwirtschaft. Durch das Verständnis und die Manipulation des Auxin-Transports können Wissenschaftler Pflanzen mit verbessertem Wachstum, verbesserten Wurzelsystemen und besseren Stressreaktionen entwickeln. Dies könnte zu höheren Erträgen und nachhaltigeren landwirtschaftlichen Praktiken führen.