水稻OsPATA1缺陷通过胞质滞留OsEULD1b增强ABA依赖性盐胁迫耐受性的分子机制

本研究针对水稻盐胁迫耐受性提升的迫切需求，通过γ射线诱变筛选获得盐不敏感突变体sitl4，发现其表型与OsPATA1（一种DHHC型棕榈酰转移酶）功能缺失相关。研究人员结合CRISPR/Cas9基因编辑技术，揭示OsPATA1通过S-棕榈酰化修饰调控新型互作蛋白OsEULD1b的亚细胞定位，进而影响ABA（脱落酸）信号通路激活。该研究为作物抗逆分子育种提供了OsPATA1-OsEULD1b调控模块这一新靶点，论文发表于《The Crop Journal》。

　　

全球气候变化导致土壤盐渍化日益严重，水稻作为主要粮食作物面临严峻挑战。传统育种方法难以快速培育抗盐品种，而γ射线诱变等物理诱变技术可创造丰富的遗传变异。然而，突变体性状的分子机制解析仍是瓶颈。Kangwon National University（韩国江原国立大学）的Ju Hee Kim团队通过系统研究，揭示了OsPATA1-OsEULD1b分子模块调控ABA信号通路的新机制，为设计抗盐水稻提供了理论依据。

研究采用全基因组重测序定位突变位点，结合CRISPR/Cas9构建基因敲除系，通过酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)验证蛋白互作，利用荧光探针CoroNa Green可视化Na⁺分布，并采用ELISA定量ABA含量。实验材料包括γ射线诱变的M₁₀代突变体群体和转基因株系。

3.1 sitl4增强萌发期和苗期盐耐受性
突变体在100 mmol L^?1 NaCl处理下表现出更高的萌发率、生物量积累和叶绿素含量，且H₂O₂积累减少，证实其抗逆表型。

3.2 筛选应激相关突变
全基因组测序发现OsPATA1基因第3920位1-bp缺失导致移码突变，预测蛋白截短破坏DHHC结构域。

3.3 OsPATA1在sitl4中的特征
免疫印迹显示突变体产生105 kDa截短蛋白（野生型为135 kDa），亚细胞定位实验表明突变导致蛋白丧失核定位能力。

3.5 OsEULD1b与OsPATA1互作
Y2H和pull-down实验证实OsEULD1b（含双EUL结构域）与OsPATA1直接结合，BiFC显示互作发生于质膜。盐胁迫下OsEULD1b表达显著上调。

3.6 OsPATA1功能缺失增强耐盐性
CRISPR敲除系ospata1表现出与sitl4相似的耐盐表型，Na⁺/K⁺比降低，渗透调节物质（脯氨酸、可溶性糖）积累增加。

3.7 OsPATA1介导的S-棕榈酰化抑制
2-溴棕榈酸(2-BP)处理证实OsPATA1催化OsEULD1b棕榈酰化修饰，突变体中该修饰缺失导致OsEULD1b滞留胞质。

3.8 基因表达谱分析
qPCR显示突变体中ABA生物合成基因OsNCED3上调，降解基因OsABA8ox2/3下调，信号通路元件OsPYL3、OsPP2C30/51等表达改变。

该研究首次阐明OsPATA1通过棕榈酰化修饰调控OsEULD1b膜定位的新机制：在野生型中，OsPATA1将OsEULD1b锚定于质膜限制其功能；突变体中OsEULD1b胞质滞留促进ABA信号传导，激活下游抗逆基因表达。这一发现不仅拓展了对植物蛋白翻译后修饰调控网络的认识，为分子设计育种提供了OsPATA1基因编辑靶点，其诱变育种策略对保持农艺性状的协同改良也具有实践指导意义。