盐胁迫诱导水稻BARENTSZ蛋白相分离形成凝聚体的机制及其在耐盐性中的进化保守作用

本研究揭示了水稻BARENTSZ(BTZ)蛋白在盐胁迫下通过相分离(PS)形成细胞质凝聚体的新机制。研究人员发现OsBTZs的朊病毒样结构域(PrLD)驱动相分离，招募OsSnRK1aB等应激相关蛋白形成应激颗粒(SGs)，从而增强水稻耐盐性。该研究首次阐明植物EJCs核心成员通过相分离响应非生物胁迫的进化保守机制，为作物抗逆育种提供了新靶点。

　　

盐胁迫是制约全球农作物产量的主要环境因素之一，约7%的耕地受到盐渍化影响。随着气候变化和农业活动加剧，土壤盐碱化问题日益严重。植物通过复杂的调控网络应对盐胁迫，而近年来发现的相分离(PS)现象为理解植物应激响应提供了新视角。在动物中，外显子连接复合体(EJC)核心成员BARENTSZ(BTZ)可通过相分离形成应激颗粒，但其在植物中的功能机制尚不清楚。中国科学院植物研究所(Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences)的Li Peigang团队通过系统研究，揭示了水稻BTZ蛋白通过进化保守的朊病毒样结构域(PrLD)驱动相分离，形成细胞质凝聚体以增强耐盐性的全新机制。

研究采用多项关键技术：通过基因编辑构建osbtz突变体进行表型分析；利用烟草瞬时表达系统和原生质体实验观察蛋白亚细胞定位；结合酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)筛选互作蛋白；采用荧光漂白恢复(FRAP)验证凝聚体动态特性；通过生物信息学分析PrLD的进化保守性。

NaCl Drives OsBTZ PS

研究发现200 mM NaCl处理使OsBTZ1/3-GFP在烟草叶片细胞中从均匀分布转变为动态的细胞质凝聚体，FRAP实验显示这些结构具有液体样特性。与应激颗粒标志蛋白ANGUSTIFOLIA(AN)的共定位证实其为功能性应激颗粒(SGs)。

Disordered Regions of OsBTZs Contribute to Condensation Under NaCl Treatment

结构域分析表明OsBTZ1含2个PrLD，OsBTZ3含1个PrLD。截断实验证明PrLD是盐胁迫诱导相分离的关键：缺失PrLD的截短体(△PrLD)丧失凝聚能力，而仅保留PrLD的片段(PrLD)则自发形成凝聚体。值得注意的是，水稻EJC其他核心成员(MAGO/Y14/eIF4AIII)因缺乏PrLD而不发生盐诱导相分离。

Identification of OsBTZ Condensate Components

Y2H筛选发现盐胁迫下OsBTZ1特异性招募激酶OsSnRK1aB，OsBTZ3结合转录调控因子ORR6。BiFC证实这些互作仅在盐胁迫下形成凝聚体，提示OsBTZs可能作为支架蛋白组织特异性应激应答网络。

OsBTZs are Required for Maintaining Rice Seed Germination and Setting Rates

表型分析显示osbtz突变体在正常条件下仅双突变体(osbtz1/3)表现出萌发率下降，而盐胁迫下所有单突变体萌发率和结实率均显著降低，表明OsBTZs在盐胁迫响应中具有不可替代的功能冗余性。

Conservation of the PrLD in Enabling BTZ PS

进化分析揭示PrLD在174个植物BTZ中广泛存在(仅11.49%缺失)，其富含谷氨酰胺(Q)/脯氨酸(P)/丝氨酸(S)/甘氨酸(G)。跨物种实验证实盐诱导相分离的保守性：即便不含预测PrLD的CarBTZ2也能形成凝聚体，暗示存在其他相分离调控元件。

该研究首次阐明植物BTZ通过相分离调控盐胁迫响应的分子机制，揭示了PrLD在进化过程中的功能保守性。这些发现不仅拓展了对植物EJC非经典功能的认识，还为作物抗逆遗传改良提供了新思路——通过修饰PrLD等相分离关键域可能优化应激颗粒组装效率。未来研究可进一步解析OsBTZ凝聚体的精确组成及其在转录后调控中的作用，探索相分离在植物环境适应中的普适性规律。