综述：植物 ABCB 转运蛋白在多种生物学过程中的多功能作用

ABCB 转运蛋白在植物中具多种功能，参与生长发育及逆境适应，本综述进行了详细探讨。

　　

引言

ATP 结合盒（ABC）蛋白广泛存在于所有生命王国，在跨膜运输各种结构多样的化合物中发挥着关键作用。植物相较于其他真核生物，拥有数量众多的 ABC 转运蛋白，其中 ABCG 和 ABCB 亚家族最为丰富。ABCB 亚家族成员除了在生长素运输方面广为人知外，还参与多种其他重要的生物学过程，对植物的生长、发育和适应环境变化起着至关重要的作用。

ABCB 转运蛋白的概述

ABCB 转运蛋白属于 ABC 蛋白大家族，其结构特征使其具备独特的转运功能。这类蛋白由多个结构域组成，包括高度保守的 ATP 结合结构域和跨膜结构域。ATP 结合结构域能够水解 ATP，为转运过程提供能量；跨膜结构域则负责识别和转运特定的底物分子。在植物细胞中，ABCB 转运蛋白广泛分布于质膜、线粒体膜、叶绿体膜和液泡膜等多种生物膜上，这种广泛的定位使得它们能够参与不同细胞器之间以及细胞内外的物质运输。

ABCB 转运蛋白的功能多样性

1. 生长素运输：生长素是一类重要的植物激素，对植物的生长发育起着关键的调控作用。ABCB 转运蛋白在生长素的极性运输中扮演着核心角色。例如，在植物的根尖和茎尖，ABCB 转运蛋白能够将生长素从细胞的一侧运输到另一侧，从而建立起生长素浓度梯度，影响细胞的伸长、分裂和分化。研究表明，某些 ABCB 转运蛋白的突变会导致生长素运输受阻，进而影响植物的根系发育和地上部分的生长，出现根生长异常、茎的向光性减弱等现象。
2. 生长和发育：ABCB 转运蛋白参与植物生长和发育的多个方面。除了通过生长素运输影响植物的形态建成外，它们还在种子萌发、幼苗生长、开花结果等过程中发挥作用。在种子萌发阶段，ABCB 转运蛋白可能参与调节种子内部激素的平衡，促进种子的萌发和早期幼苗的生长。在开花过程中，ABCB 转运蛋白可能影响花器官的发育和花粉的萌发，对植物的繁殖至关重要。
3. 生物与非生物胁迫响应：在面对生物胁迫（如病原菌侵染）和非生物胁迫（如干旱、盐渍、重金属污染等）时，ABCB 转运蛋白能够帮助植物适应不利环境。当植物受到病原菌攻击时，ABCB 转运蛋白可以将一些防御相关的化合物运输到细胞表面或细胞外，增强植物的抗病能力。在干旱胁迫下，ABCB 转运蛋白参与调节气孔的开闭，减少水分散失，维持植物的水分平衡。在重金属污染环境中，ABCB 转运蛋白能够将重金属离子运输到液泡等细胞器中进行隔离，降低重金属对细胞的毒性，从而提高植物的重金属耐受性。
4. 金属毒性与稳态：ABCB 转运蛋白在维持植物体内金属离子的稳态方面具有重要作用。它们能够识别并运输不同的金属离子，如铁、锌、铜等。通过调节金属离子的吸收、运输和分布，ABCB 转运蛋白确保植物细胞内的金属离子浓度处于合适的水平，既满足植物正常生长的需求，又避免金属离子过量积累导致的毒性。例如，在缺铁环境中，某些 ABCB 转运蛋白会增强铁离子的吸收和转运，保证植物能够获取足够的铁元素；而在铁过量的情况下，这些转运蛋白又能将多余的铁离子运输到特定的部位进行储存，防止铁中毒。
5. 细胞氧化还原状态稳定：细胞内的氧化还原平衡对于细胞的正常功能至关重要。ABCB 转运蛋白参与调节细胞的氧化还原状态，它们可以运输一些具有抗氧化作用的物质，如谷胱甘肽等，维持细胞内的氧化还原稳态。在受到氧化胁迫时，ABCB 转运蛋白能够及时将抗氧化物质运输到需要的部位，清除细胞内过多的活性氧物质，保护细胞免受氧化损伤。
6. 气孔调节：气孔是植物与外界环境进行气体交换的重要通道，其开闭受到严格的调控。ABCB 转运蛋白在气孔调节中发挥着重要作用。它们可以通过运输离子和其他信号分子，影响保卫细胞的膨压变化，从而调节气孔的开闭。在干旱条件下，ABCB 转运蛋白能够促使气孔关闭，减少水分蒸发，有助于植物保持水分，提高对干旱环境的适应能力。
7. 细胞形状维持：细胞形状的维持对于植物的正常生长和发育至关重要。ABCB 转运蛋白参与调节细胞内的物质运输和信号传导，进而影响细胞骨架的组装和动态变化，维持细胞的正常形状。在植物细胞伸长和分化过程中，ABCB 转运蛋白的功能异常可能导致细胞形状发生改变，影响植物组织和器官的形态建成。
8. 次生代谢物和植物激素运输：ABCB 转运蛋白还参与植物次生代谢物和其他植物激素的运输。次生代谢物是植物在长期进化过程中产生的一类具有多种生物活性的化合物，如生物碱、黄酮类化合物等。ABCB 转运蛋白能够将这些次生代谢物运输到不同的组织和细胞中，发挥其生理功能，如防御病虫害、吸引传粉者等。此外，ABCB 转运蛋白还参与除生长素外其他植物激素的运输和分布，调节植物的生长发育和对环境的响应。

ABCB 转运蛋白在药用植物中的作用

在药用植物中，ABCB 转运蛋白的功能与生物活性次生代谢物的合成密切相关。例如，某些药用植物中，其生物活性次生代谢物的合成与 ABCB 转运蛋白介导的生长素运输存在关联。通过调节生长素的运输和分布，ABCB 转运蛋白影响了药用植物细胞内的代谢途径，进而促进了生物活性次生代谢物的合成。这一发现为研究药用植物的品质形成机制和提高药用植物的产量提供了新的思路。

结论

ABCB 转运蛋白作为植物中一类重要的多功能转运蛋白，在植物的生长发育、适应环境变化以及药用植物的次生代谢物合成等方面发挥着不可或缺的作用。它们通过广泛的定位和多样的运输功能，参与了植物体内众多复杂的生物学过程。深入研究 ABCB 转运蛋白的功能和作用机制，不仅有助于我们更好地理解植物的生命活动，还为农业生产、植物保护以及药用植物的开发利用提供了理论依据和潜在的应用靶点。未来，随着研究技术的不断进步，我们有望进一步揭示 ABCB 转运蛋白的奥秘，为解决植物相关领域的问题提供更多创新的解决方案。