Science子刊 | 北京林业大学/中国农业大学合作揭示相分离诱导微管重排调控树木耐盐性分子机制

近日，北京林业大学林金星课题组联合中国农业大学毛同林课题组在《Science》旗下子刊《Science Advances》上发表了题为“Phase separation of the poplar microtubule-associated protein PagPCaP1a aids microtubule depolymerization in response to high salt”的研究论文，该研究发现杨树在盐胁迫下通过微管结合蛋白PagPCaP1a的相分离改变微管骨架动态，揭示了相分离在微管骨架响应逆境中新的调控机制。

盐胁迫是影响植物生长发育的主要环境胁迫。植物通过多种机制进行适应，包括离子稳态调节、渗透胁迫途径激活、植物激素信号传导以及细胞骨架的动态调节等。揭示上述反应的机制可以为作物产量的提高、耐盐植物的育种提供有价值的策略。

本研究筛选到一个响应盐胁迫的微管结合蛋白PagPCaP1a，过表达PagPCaP1a的转基因杨树对盐胁迫更敏感，叶片萎蔫严重，相对含水量、叶绿素含量低；而该基因的突变体则表现出对盐胁迫更强的耐受性。PagPCaP1a体外可直接与微管结合，证实其为微管解聚蛋白，参与了盐胁迫下的微管重组。正常情况下，细胞内PagPCaP1a定位于质膜；盐胁迫诱导PagPCaP1a脱离细胞膜定位，在胞质中转变形成具有液态特性的凝聚体，即发生液-液相分离（Liquid-Liquid Phase Separation），该过程显著提高了盐胁迫下微管的解聚效率。体内外分析发现，盐诱导的细胞内钙离子浓度升高对PagPCaP1a的相分离至关重要。

综上所述，该研究从细胞学的角度解析了杨树适应盐胁迫的一个新机制，并揭示了微管骨架动态调控的一个重要机理，也为培育抗盐的杨树新品种提供了理论基础与基因资源。

PagPCaP1a蛋白在盐胁迫下发生相变并引发微管的快速解聚

北京林业大学连娜副教授、中国农业大学张欣媛博士及河北北方学院王鑫伟副教授为该论文的共同第一作者，北京林业大学林金星教授与中国农业大学毛同林教授为该论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划及北京市自然科学基金等资助。

原文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ads3653