全球氣候變暖導(dǎo)致的高溫環(huán)境嚴(yán)重威脅農(nóng)作物產(chǎn)量，熱脅迫能夠通過抑制光合作用效率阻礙植物生長(zhǎng)并降低作物產(chǎn)量，然而其分子機(jī)制尚未完全闡明。另一方面，在高等植物線粒體和葉綠體中存在大量的編輯位點(diǎn)，異常的RNA編輯可導(dǎo)致植物發(fā)育缺陷和非生物脅迫響應(yīng)失調(diào)。RNA編輯對(duì)葉綠體中光合作用相關(guān)基因的調(diào)控至關(guān)重要，而熱脅迫則顯著抑制這一過程。那么熱脅迫是如何調(diào)控RNA編輯過程的？熱脅迫對(duì)光合作用的影響是否能夠通過對(duì)RNA編輯過程的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)？

2025年3月21日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院方曉峰課題組在《自然·通訊》(Nature Communications)上發(fā)表了題為“擬南芥中的MORF8蛋白響應(yīng)熱脅迫形成固態(tài)凝聚體抑制RNA編輯”(Solid-like condensation of MORF8 inhibits RNA editing under heat stress in Arabidopsis)的研究論文。這項(xiàng)研究提出葉綠體定位的MORF8蛋白能夠在熱脅迫下形成固態(tài)凝聚體，并招募特定的RNA編輯因子PPR蛋白進(jìn)入凝聚體中以減弱PPR蛋白與其靶向RNA的結(jié)合能力，從而降低葉綠體中對(duì)應(yīng)RNA位點(diǎn)的編輯效率，最終導(dǎo)致光合膜蛋白復(fù)合體（如NDH-PSI）活性受損，光合作用效率下降。

研究者發(fā)現(xiàn)，RNA編輯因子MORF8能夠特異性地響應(yīng)熱脅迫發(fā)生相分離，在煙草和擬南芥中的一系列實(shí)驗(yàn)都證實(shí)了MORF8的凝聚體是固態(tài)的，并且能夠通過離心分離獲得凝聚體組分（圖1）。

圖1：MORF8蛋白響應(yīng)熱脅迫形成固態(tài)凝聚體

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，MORF8凝聚體能夠招募其他關(guān)鍵的RNA編輯因子，包括同屬于MORF蛋白家族的MORF2和MORF9，以及能夠識(shí)別并結(jié)合靶標(biāo)編輯位點(diǎn)上游特異性序列的PPR蛋白。體外結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明，進(jìn)入凝聚體的PPR蛋白與靶標(biāo)RNA的結(jié)合能力顯著降低，這表明MORF8的聚集是不利于有活性的編輯體組裝的（圖2）。

圖2：MORF8蛋白凝聚體特異性招募PPR蛋白并抑制其RNA結(jié)合能力

研究者進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥在熱處理與恢復(fù)過程中，葉綠體MORF8凝聚體的數(shù)量與ndhD-2位點(diǎn)的編輯效率呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。研究者通過對(duì)一系列體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和光合作用相關(guān)參數(shù)的比較分析，建立了MORF8蛋白的相變與光合作用調(diào)控機(jī)制的耦合關(guān)系（圖3）。

圖3：MORF8蛋白凝聚體的數(shù)目和ndhD-2編輯效率的相關(guān)性

最后，研究者還選取了兩種重要作物，水稻和大豆的MORF8同源蛋白進(jìn)行保守性分析，發(fā)現(xiàn)OsMORF8和GmMORF8在熱脅迫下同樣形成IDR依賴的凝聚體，表明該機(jī)制在作物乃至整個(gè)被子植物類群中廣泛存在。

綜上所述，研究者首次揭示了蛋白質(zhì)固態(tài)凝聚直接參與植物熱脅迫響應(yīng)，拓展了相分離在植物系統(tǒng)中的功能認(rèn)知。此外，闡明MORF8通過“隔離-抑制”機(jī)制調(diào)控RNA編輯的范式，為逆境應(yīng)答研究提供了新視角。在被子植物中的保守性分析為MORF8及其同源蛋白作為作物耐熱性分子育種的靶點(diǎn)，設(shè)計(jì)抗逆穩(wěn)產(chǎn)作物提供了理論依據(jù)。

清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院方曉峰副教授為本文通訊作者。清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后吳婕為第一作者。該研究還得到了中國(guó)科學(xué)院植物研究所楊文強(qiáng)教授和王月博士、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳浩東研究員和福建農(nóng)林大學(xué)教授徐通達(dá)教授的幫助和寶貴建議。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的資助。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-58146-1

來源：清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院