向光素1（phototropin1, phot1）是一种极性地分布在细胞膜上的植物蓝光信号受体，NPH3是其关键的信号转导蛋白。它们介导了植物的正（负）向光性弯曲等多种重要的生理反应。PIN2是拟南芥根尖生长素极性运输的关键蛋白。然而，关于光信号对PIN2蛋白在内膜循环的调控方式以及对生长素极性运输的影响，尚缺乏直接证据。

　　中科院植物研究所林金星研究组和德国波恩大学Franti？ek Balu？ka博士合作，通过分子细胞学的手段发现不同的光照条件能调控PIN2蛋白进入2条不同的内膜运输支路，一是指向植物液泡的蛋白质降解支路，二是指向细胞质膜的“膜—泡”循环支路。phot1能接受蓝光信号，并通过信号传递蛋白NPH3来调控PIN2蛋白在这两条支路间的平衡。当根尖定位的phot1接收到蓝光信号后，NPH3依赖的信号支路被激活，并促使位于液泡样区室（VLC）中的PIN2进入“膜—泡”循环支路，于是PIN2的极性定位增强，生长素极性运输速率也显著提高。当根尖细胞处于黑暗条件时，NPH3依赖的信号支路被关闭，更多的PIN2被储存于液泡样区室中，相应的生长素运输速率也随之降低。该项研究中，他们还利用了非损伤微测技术，定量测定了phot1和NPH3在蓝光照射下对生长素极性运输的影响。

　　上述研究结果揭示了植物蓝光受体phot1及其信号转导蛋白NPH3是如何通过调控PIN2的细胞极性，来控制根尖的生长素极性运输，以及如何调控根尖负向光性生长的分子机制，填补了根尖负向光性生长机制研究的空白。

　　上述研究结果已于2月29日在线发表在植物学领域国际著名学术期刊The Plant Cell (doi: 10.1105/tpc.111.094284)。林金星研究组的博士后万迎朗为该论文第一作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委员会、中科院和中国博士后科学基金的支持。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（中科院植物分子生理学重点实验室供稿）

A：在黑暗条件下培养的幼苗中，PIN2-GFP聚集在液泡样区室内（白色箭头），30分钟的蓝光照射后，不能再观察到PIN2-GFP在液泡样区室中的聚集。

B-D：在phot1,phot1phot2和nph3的突变体背景下，30分钟同等强度的蓝光照射后，还有能在液泡样区室中观察到PIN2-GFP信号（白色箭头）。

然而在被观测的所有突变体背景中，12小时长时间蓝光照射足以使PIN2-GFP从液泡中被释放出来。

图示phot1/NPH3信号系统在黑暗（A）和光照（B）条件下，对PIN2内膜循环两条支路间平衡的调控机制。