科研人员揭示极端耐干植物如何“拿捏”水分

　　3月25日从中国科学院新疆生态与地理研究所获悉，该所研究员张道远团队以一种沙漠苔藓——齿肋赤藓为研究模式种，首次揭示了赖氨酸乙酰化在植物中协调脱水保护与复水代谢重编程的全局调控网络，为理解植物极端水分适应机制提供了全新视角，也为抗逆作物分子育种提供了宝贵的基因资源。相关研究成果近期发表于国际期刊《植物生理学》。

　　据了解，植物耐干性是自然界最极端的逆境适应现象之一。齿肋赤藓是新疆古尔班通古特沙漠生物土壤结皮的优势种，其可在脱水超过98%后仍保持活力，复水后3到5秒启动生命活动、1分钟内光合系统恢复90%活性。这一“秒级复苏”能力远超转录调控的时间尺度，且脱水—复水过程中转录与蛋白表达呈低相关性。由此提示齿肋赤藓可能采用“蛋白存储池”策略，而翻译后修饰正是激活这些预存蛋白的关键。然而，作为一种重要的翻译后修饰，乙酰化如何参与植物的极端耐干性尚不明确。

　　针对上述问题，张道远团队利用高通量乙酰化组学技术，首次对齿肋赤藓在脱水—复水过程中的赖氨酸乙酰化组进行了全面解析，共鉴定到11474个乙酰化位点，覆盖4171个蛋白质，构建了目前植物中规模最大的赖氨酸乙酰化数据集。

　　研究发现，赖氨酸乙酰化像一个“调控开关”，在脱水阶段，它通过调控一系列与细胞结构稳定、抗氧化相关的通路，帮助植物进入“休眠保护”状态；而在复水阶段，它又迅速激活能量供应和细胞修复相关的通路，驱动植物快速复苏。

　　研究还发现，齿肋赤藓的乙酰化修饰具有独特的氨基酸偏好，显示出早期陆生植物在适应极端环境时的特殊调控策略。此外，团队锁定了一个关键酶——丙酮酸激酶，发现其上一个特定赖氨酸位点的乙酰化，能增强该酶的功能，从而提升植物的耐旱能力。