生长素是植物体内重要的植物激素之一,参与调控植物生长发育的各个过程,比如胚胎发生、组织器官的发生以及形态建成等。生长素在植物体内进行极性运输,在植物各组织器官中形成梯度分布,从而调控植物的许多生理过程。生长素在细胞与细胞之间的极性运输需要依赖于生长素运输载体。PIN蛋白家族作为生长素外向转运载体（auxin efflux carriers）在调控生长素极性运输方面发挥重要功能。许多PIN蛋白在细胞中是极性分布的。研究发现,囊泡运输对于PIN蛋白的这种极性分布至关重要,并且微丝骨架在其中发挥了重要作用。最近,微管在囊泡运输过程中的作用逐渐被认识到,有关微管骨架参与PIN蛋白的胞吞回收过程也见诸报道,然而具体的分子机制还有待更深入的研究。本实验室前期研究表明一个植物特有的微管结合蛋白AUG8特异地结合在生长微管的正端并通过促进微管列阵的重新取向调控下胚轴的伸长生长。GUS活性检测发现AUG8基因在植物的各组织器官中均有表达,包括主根与侧根。本论文的研究通过对aug8突变体表型观察发现,其主根比野生型的要长,并且其侧根数目相对于野生型要多。利用DR5-GFP标记生长素发现,在aug8突变体根尖部位生长素积累比野生型要少;观察根向重力性反应发现,与野生型的根相比,aug8突变体的根对重力的响应延迟,根中因重力方向发生改变而导致的生长素的重新分配过程也受到了影响。这些实验说明AUG8可能参与调控生长素的极性运输过程。PIN2是生长素的外向转运载体,植物细胞通过胞吞回收途径调控其极性定位从而影响生长素极性运输的方向。在垂直生长的根的根尖表皮细胞中PIN2定位于细胞的上端（向茎端）,而在皮层细胞中则定位于细胞的下部（向根端）。用BFA处理及处理后的洗脱实验发现,在aug8突变体中PIN2蛋白在细胞中的胞吞过程和胞吐过程都受到了影响,说明了 AUG8参与调控PIN2在细胞内的胞吞回收过程。体外pull down实验和免疫共沉淀实验证明AUG8能够与SNARE蛋白SYP61直接结合,并且体内荧光观察AUG8与SYP61部分共定位,在细胞内能够共同运动。利用微管解聚药剂Oryzalin处理观察发现,细胞内SYP61蛋白的定位以及PIN2的囊泡运输过程均会由于微管的破坏而受到影响,表明PIN2的囊泡运输需要微管骨架。结合AUG8与微管和SYP61共定位的实验结果,推测定位于微管正端的AUG8可能通过识别SYP61调控PIN2蛋白的胞吞过程,从而参与生长素极性运输过程。本研究证明了微管正端结合蛋白AUG8介导了细胞内微管骨架对PIN2蛋白胞吞回收的调控,参与了生长素的极性运输及植物根的生长和重力的响应。本研究不仅提出了植物细胞内调控PIN2蛋白胞吞回收和生长素极性运输的新机制,也揭示了基于微管骨架的囊泡运输有可能是在植物生长发育及应对环境信号过程中一个普遍适用的机制。