近日，中國科學院新疆生態與地理研究所研究員張道遠團隊以齒肋赤蘚為研究對象，首次揭示了賴氨酸乙酰化在極端耐干植物中協調脫水保護與復水代謝重編程的全局調控網絡。這一發現為理解植物如何應對極端水分脅迫提供了全新視角，也為培育耐旱作物提供了寶貴的基因資源。相關研究成果發表於國際期刊《植物生理學》。

齒肋赤蘚是古爾班通古特沙漠生物土壤結皮的優勢種，也是國際公認的耐干研究模式物種。它能在失去98%以上水分后依然“活著”，復水后3秒到5秒即重啟生命活動，1分鐘內光合作用效率恢復九成。這種“秒級復蘇”的能力，遠超基因轉錄調控的時間尺度，其背后究竟隱藏著怎樣的機制？

研究人員發現，齒肋赤蘚在脫水與復水過程中，基因轉錄和蛋白表達之間並沒有明顯的對應關系。這意味著，它很可能採取了一種“蛋白存儲池”策略——提前把關鍵蛋白儲備好，而不是臨時合成。這些“庫存”蛋白如何在短短幾秒內被快速激活？答案指向一種名為“乙酰化”的分子機制，它就像一個精准的“激活開關”。

為驗証這一猜想，張道遠團隊利用高通量乙酰化組學技術，首次系統解析了齒肋赤蘚在“脫水—復水”過程中賴氨酸乙酰化的動態變化，共鑒定到11474個乙酰化位點，覆蓋4171個蛋白質，構建了目前植物領域規模最大的賴氨酸乙酰化數據集。

研究發現，賴氨酸乙酰化就像一個“調控開關”，掌控著齒肋赤蘚在脫水和復水兩個階段的生命活動。脫水時，它通過調控碳固定、谷胱甘肽代謝等通路，幫助植物維持細胞結構穩定，保持氧化還原平衡，進入“休眠保護”狀態﹔復水時，它迅速激活糖酵解、蛋白酶體等核心通路，為細胞提供能量，啟動修復，實現“秒級復蘇”。

值得注意的是，齒肋赤蘚的乙酰化修飾有著獨特的“偏好”——修飾位點周圍富集亮氨酸，與其他植物的修飾特征明顯不同，揭示了早期陸生植物在極端環境適應中的獨特調控方式。研究團隊還鎖定了一個關鍵靶點——糖酵解通路中的丙酮酸激酶，發現該酶第513位賴氨酸發生乙酰化后，酶的活性和穩定性會增強，進而提升齒肋赤蘚的耐干能力。（謝慧變）