佛山大学国际膜生物学与环境研究中心黄丽萍课题组揭示OsAE7与ZFP36互作介导水稻抗氧化防护机制

佛山大学国际膜生物学与环境研究中心黄丽萍副教授课题组在 Physiologia Plantarum 在线发表了题为OsAE7 interacts with ZFP36 to mediate antioxidant defense in rice的研究论文，深入解析了水稻中asymmetric leaves 1/2 enhancer 7（OsAE7）与锌指蛋白（ZFP36）相互作用及其在脱落酸（ABA）信号通路和非生物胁迫耐受中的关键功能。

全球气候变化导致干旱、土壤盐渍化等极端环境胁迫频发，严重威胁粮食安全。水稻作为重要的粮食作物，其抗逆性改良是保障农业可持续发展的关键。脱落酸（ABA）在植物应对干旱、盐胁迫等非生物逆境中发挥核心调控作用，通过激活抗氧化防御系统、调节渗透调节物质积累等增强植物抗逆能力。锌指蛋白ZFP36已被证实参与水稻ABA信号传导和氧化应激响应，但OsAE7作为含DUF59 结构域的蛋白，其在水稻抗逆调控中的功能尚未明确。

1. OsAE7与ZFP36的相互作用验证

利用酵母双杂交（Y2H）、GST下拉（GST pull-down）和萤火虫荧光素酶互补成像（LCI）三种独立实验技术，明确证实了OsAE7与ZFP36之间存在特异性相互作用。亚细胞定位分析显示，OsAE7定位于细胞核和细胞质中，与ZFP36的定位重叠，为二者的功能协作提供了空间基础。

2. OsAE7 的胁迫响应表达特征

通过实时荧光定量 PCR（qRT-PCR）分析发现，ABA、过氧化氢（H₂O₂）、盐（NaCl）和渗透胁迫（PEG 模拟干旱）均能显著诱导水稻叶片中OsAE7基因表达，且表达呈现双峰特征。进一步使用H₂O₂清除剂（DMTU）和NADPH氧化酶抑制剂（DPI）预处理实验证实，ABA通过诱导活性氧（ROS）产生上调OsAE7 表达，揭示OsAE7处于ABA-ROS 信号通路的下游。

3. OsAE7基因敲除突变体的抗逆表型分析

利用CRISPR/Cas9技术构建OsAE7基因敲除突变体（osae7-KO），获得osae7-1和osae7-2两个纯合株系。在干旱和盐胁迫处理下，osae7-KO突变体表现出明显的抗逆缺陷：叶片黄化卷曲、萎蔫更严重，存活率仅为野生型的1/2；根长和株高显著缩短（约为野生型的2/3），鲜重降幅更大（突变体约为对照的50%，野生型约为75%）。

4. OsAE7 对生理指标的调控作用

胁迫处理后，osae7-KO 突变体的抗氧化酶（SOD、APX）活性显著低于野生型，而丙二醛（MDA）含量和质膜相对透性显著升高，表明突变体氧化损伤更严重；同时，突变体叶片相对含水量（RWC）和脯氨酸（Pro）积累量显著下降，细胞渗透平衡维持能力受损。此外，osae7-KO突变体对ABA敏感性降低，ABA介导的根生长抑制效应减弱，证实OsAE7参与ABA信号传导。

综上所述，该研究揭示了OsAE7与ZFP36相互作用，通过ABA-ROS信号通路调控水稻对干旱和盐胁迫的耐受性。OsAE7作为正调控因子，通过增强抗氧化防御能力、维持细胞渗透平衡和调控ABA敏感性来提升植物抗逆性。其与ZFP36 形成的调控模块，丰富了ABA介导的抗逆信号网络，为解析含DUF59结构域蛋白的抗逆功能提供了新视角。研究结果不仅加深了对水稻抗逆分子机制的理解，也为通过基因工程手段改良作物抗逆性提供了重要的候选基因和理论依据，对应对全球气候变化下的粮食安全挑战具有重要意义。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ppl.70730