SC35介导的bZIP49可变剪接调控K+通道AKT1促进杨树盐胁迫适应的分子机制

本研究针对植物盐胁迫下Na+/K+平衡调控机制不明的科学问题，通过解析杨树中转录因子bZIP49的可变剪接调控网络，发现剪接变体bZIP49S通过抑制K+通道AKT1的表达负调控盐胁迫响应。研究首次揭示"UBC32-SC35-bZIP49-AKT1"模块通过泛素化降解剪接因子SC35来维持离子稳态，为作物抗逆育种提供新靶点。

　　

土壤盐渍化正严重威胁全球农业生态系统，每年造成超过10%的可耕地生产力损失。当植物遭遇盐胁迫时，细胞内过量的Na⁺会竞争性抑制K⁺的吸收，破坏细胞离子平衡，导致光合作用受阻、膜系统损伤等一系列生理紊乱。虽然已知钾离子通道AKT1在维持K⁺稳态中发挥关键作用，但植物如何通过转录调控网络精确协调AKT1活性以应对盐胁迫，仍是悬而未决的科学难题。

中国林业科学研究院的研究团队在《Nature Communications》发表的研究成果，首次在毛白杨(Populus tomentosa)中发现转录因子bZIP49通过可变剪接产生两种异构体：膜定位的bZIP49L和核定位的bZIP49S。盐胁迫显著诱导bZIP49S的表达，该剪接变体通过结合AKT1启动子区的G-box顺式元件抑制其转录，从而减少K⁺内流，加剧离子毒害。进一步研究发现，丝氨酸/精氨酸富集剪接因子SC35能特异性识别bZIP49前体mRNA中的"GGAATTAG"序列，促进其剪接生成bZIP49S。而内质网相关降解(ERAD)途径的E2泛素结合酶UBC32在盐胁迫下表达上调，通过泛素化修饰促使SC35被26S蛋白酶体降解，最终解除bZIP49S对AKT1的抑制，重建Na⁺/K⁺平衡。这项研究揭示了"UBC32-SC35-bZIP49-AKT1"调控模块在植物盐胁迫响应中的核心作用，为分子设计育种提供了全新策略。

研究团队运用了多项关键技术：通过CRISPR/Cas9构建bZIP49、SC35和AKT1的敲除突变体；利用非损伤微测技术(NMT)实时监测根尖K⁺和Na⁺流速；采用RNA免疫共沉淀(RNA-EMSA)验证SC35与剪接位点的结合特性；通过双荧光素酶报告系统分析bZIP49S对AKT1启动子的调控作用；结合泛素化实验解析UBC32介导的SC35降解机制。

Discovery of bZIP49 specific splicing events in P. tomentosa

研究首次在毛白杨中发现bZIP49基因存在403bp的特异性剪接事件，产生bZIP49L(未剪接)和bZIP49S(剪接)两种转录本。免疫印迹和亚细胞定位显示，bZIP49L定位于内质网，而bZIP49S则进入细胞核发挥转录调控功能。盐胁迫处理1小时内，bZIP49S表达量显著升高3倍，而bZIP49L不受影响。

bZIP49S, but not bZIP49L, negatively regulates the salt tolerance of poplars

表型分析显示，过表达bZIP49S的植株在100mM NaCl处理下出现严重萎蔫和黄化，叶绿素含量降低51%，K⁺内流减少2.16倍，Na⁺/K⁺比显著升高；而bzip49cr突变体则表现出更强的盐胁迫抗性。这表明bZIP49S是盐胁迫响应的负调控因子。

SC35-mediated splicing of bZIP49 enhances salt sensitivity in bZIP49Lox plants

通过自建的酵母库筛选方法，发现SC35能特异性识别"GGAATTAG"序列介导bZIP49剪接。在bZIP49Lox背景中过表达SC35使剪接指数(SI)提高3.5倍，导致植株盐敏感性增强；而sc35cr/bZIP49Lox双突变体则恢复耐盐性。

bZIP49S binds to the promoter of AKT1 and inhibits its activity

转录组分析发现AKT1在bZIP49Sox植株中显著下调。EMSA和双荧光素酶实验证实，bZIP49S通过结合AKT1启动子区的ACGTC元件抑制其表达。在akt1cr突变体中，盐胁迫导致K⁺含量降低40%，证实AKT1是维持K⁺稳态的关键靶标。

Loss of AKT1 function reduces the salt tolerance of the bzip49cr mutant

构建akt1cr/bzip49cr双突变体发现，虽然其耐盐性强于akt1cr单突变体，但比bzip49cr更敏感，说明AKT1部分介导了bZIP49的调控功能。这种遗传关系证实AKT1是bZIP49S信号通路的下游效应因子。

Salt stress promotes ubiquitination and degradation of SC35 by UBC32

酵母双杂交筛选发现UBC32与SC35