E3 泛素连接酶 OsRFI2 调控水稻耐盐性的新机制：解锁水稻抗盐 “密码”

为探究水稻盐胁迫响应机制，研究人员聚焦 OsRFI2 - OsAPX8 模块，发现其可调节 ROS 稳态，影响水稻耐盐性。

　　# 水稻抗盐 “密码” 大揭秘：E3 泛素连接酶的神奇调控之旅
在农业生产的大舞台上，盐胁迫就像一个 “大反派”，严重阻碍着水稻这位 “主角” 的生长和产量提升。全球范围内，盐碱地面积不断扩大，水稻种植深受其害。据统计，盐碱地导致水稻减产可达 30% - 50%，这对全球粮食安全构成了巨大威胁。一直以来，科学家们都在努力寻找水稻应对盐胁迫的 “秘密武器”，试图揭开其背后复杂的调控机制，可这个谜团始终难以解开。

浙江农林大学农学院的研究人员勇挑重担，开展了一项意义重大的研究。他们把目光聚焦在 E3 泛素连接酶 OsRFI2 和抗坏血酸过氧化物酶 OsAPX8 上，深入探究它们在水稻盐胁迫响应中的作用。最终，研究成果发表在《Rice》杂志上，为水稻抗盐研究开辟了新道路。

研究人员采用了多种关键技术方法。利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术，构建了 OsRFI2 和 OsAPX8 的基因敲除突变体；借助酵母双杂交（Y2H）、GST pull - down 实验，验证了蛋白质之间的相互作用；运用定量实时荧光定量 PCR（qRT - PCR）技术，分析基因的表达变化；通过测定丙二醛（MDA）、叶绿素含量以及进行活性氧（ROS）的组织化学检测，来评估水稻在盐胁迫下的生理状态。

研究结果

1. OsRFI2 对盐胁迫高度响应：研究人员发现，在 miR528 的多个下游靶基因中，OsRFI2 在盐胁迫下表达上调最为明显，处理 6 小时后达到峰值。并且，OsRFI2 在水稻幼苗期的茎叶以及抽穗期的花和穗中表达较高。这表明，OsRFI2 很可能在水稻应对盐胁迫的过程中发挥着重要作用。
2. 敲除 OsRFI2 增强水稻耐盐性：通过对比野生型（WT）、OsRFI2 敲除突变体（Osrfi2）和过表达转基因株系（OE - OsRFI2）在盐胁迫下的表现，发现 Osrfi2 突变体在 100 - 150mM NaCl 处理下，叶片枯萎率更低、鲜重更高，而 OE - OsRFI2 株系则表现出高度敏感。进一步检测发现，盐胁迫下，OE - OsRFI2 植株叶片中 H₂O₂、O₂^-和 MDA 含量显著增加，而 Osrfi2 突变体这些指标含量明显低于 WT 植株。由此可见，OsRFI2 是水稻耐盐性的负调控因子。
3. OsRFI2 与 OsAPX8 相互作用：酵母双杂交、GST pull - down 实验以及双分子荧光互补（BiFC）实验共同证实，OsRFI2 和 OsAPX8 在体内外均能相互作用，且二者都定位于叶绿体。这一发现为后续探究它们在叶绿体中的功能关系奠定了基础。
4. OsRFI2 介导 OsAPX8 的降解：体外自泛素化实验表明，OsRFI2 具有 E3 泛素连接酶活性。体外泛素化实验和半体外泛素化降解实验进一步证明，OsRFI2 能够催化 OsAPX8 的泛素化，并通过 26S 蛋白酶体途径加速其降解。
5. OsRFI2 - OsAPX8 模块调节盐胁迫下的 ROS 稳态：研究发现，盐胁迫下 OsAPX8 的表达呈现动态变化。敲除 OsAPX8 的突变体对盐胁迫高度敏感，与 OE - OsRFI2 植株相似，它们的鲜重和叶绿素含量较低，叶片枯萎率和 MDA 含量较高，且积累了大量的 H₂O₂和 O₂^-。此外，OE - OsRFI2 植株中 ROS 产生相关基因表达上调，总 APX 活性降低。这些结果表明，OsRFI2 - OsAPX8 模块通过调节 ROS 稳态参与水稻耐盐性调控。

研究结论与意义

综合研究结果，研究人员提出了 “miR528 - OsRFI2 - OsAPX8 - ROS” 模块调控水稻耐盐性的工作模型。在耐盐水稻植株中，盐胁迫下 miR528 转录本丰富，可促进 OsRFI2 基因降解，使较少的 OsRFI2 蛋白进入叶绿体，从而保证 OsAPX8 的高表达，有效清除 H₂O₂。而在盐敏感水稻植株中，miR528 表达受抑制，OsRFI2 基因上调，大量 OsRFI2 蛋白促使 OsAPX8 降解，导致 H₂O₂积累，破坏细胞完整性。

这项研究意义非凡。它不仅为我们深入理解水稻盐胁迫响应的分子机制提供了新线索，还为培育耐盐水稻品种提供了关键的理论依据和潜在的基因靶点。未来，有望通过精准调控这一模块，培育出更具耐盐性的水稻品种，减少盐碱地对水稻产量的影响，为全球粮食安全保驾护航。