高温胁迫对作物产量与粮食安全的威胁日益凸显，研究植物耐高温机制具有重要意义。细胞膜被认为是植物感知高温信号的初始位点，对植物高温信号传递及耐高温能力具有至关重要的作用。研究表明，细胞膜上的受体蛋白（如TRP、DesK、TT3.1、COLD1）是真核与原核生物中重要的温度感受器。这些蛋白可能通过构象变化或活性调控感知温度信号，通常会触发钙离子（Ca²⁺）内流或下游翻译后修饰。然而，植物中仅少数定位于膜上的温度感受器被鉴定，这导致我们对早期热信号激活机制的理解仍存在显著空白。

近日，我院丁杨林/杨淑华等在Molecular Plant上在线发表了题为A plasma membrane receptor complex mediates early heat-responsive signaling to trigger nuclear transcriptomic reprogramming in Arabidopsis的研究论文。研究团队通过筛选鉴定出类受体激酶BAM1，其突变体表现出热敏感表型。生化实验结果显示，BAM1能在数秒内被高温快速激活，暗示其可能是调控高温早期信号的关键因子。被高温激活的BAM1会招募类受体胞质激酶PBS1，进而形成稳定的细胞膜受体复合体（BAM1–PBS1）。PBS1同样可被高温快速激活，且这一激活过程依赖于BAM1。激活后的PBS1通过磷酸化RBOHD，启动H₂O₂的产生。H₂O₂信号能被高温信号核心转录因子HSFA1b直接解码，诱导HSFA1b 发生氧化修饰；该修饰可增强HSFA1b的蛋白质稳定性，并促进其在细胞核内积累，最终驱动热响应转录重编程。此外，分泌型多肽CLE40可通过促进BAM1激活、增强BAM1-PBS1复合物形成，进一步放大热响应过程（图1）。论文揭示了高温快速激活的细胞膜受体复合体（BAM1–PBS1）通过起始早期高温信号（ROS）以激活植物热激基因重编程的分子机制。研究成果率先揭示了植物起始早期高温信号的分子机制；构建了高温信号从细胞膜传递至细胞核的信号调控网络。

图1. 细胞膜受体复合体起始早期高温信号的分子调控网络

  我院博士研究生李静为论文的第一作者，丁杨林教授和杨淑华教授为论文的共同通讯作者。参加该工作的还有中国农业大学生物学院张晓燕副教授、博士研究生吴时凤、王坤、许杨和本科生李心如。巩志忠教授、周俭民研究员和宋文教授提供了建议和帮助。研究得到了国家自然科学基金、拼多多-中国农业大学科研基金等项目的支持。

 原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205225003715?via%3Dihub