2025年12月19日，国际知名学术期刊Current Biology在线发表了来自中国科学院分子植物科学卓越创新中心赵春钊研究组题为“FERONIA kinase and PP2A antagonistically regulate salt tolerance in Arabidopsis”的研究论文。该研究揭示类受体激酶FERONIA（FER）与磷酸酶PP2A通过独特的"双向制衡"机制，动态地调控下游底物蛋白的磷酸化水平，进而增强植物对盐胁迫的适应性。这一发现不仅为理解植物盐胁迫应答提供了新的分子视角，也为作物耐盐性遗传改良提供了创新理论框架。

盐碱地资源的有效利用，是保障我国粮食安全与农业可持续发展的重要战略途径。解析植物耐受盐胁迫的分子机理，进而通过科学手段提升作物的耐盐性，对于充分挖掘盐碱地生产潜力、实现粮食稳产增产具有关键意义。赵春钊研究团队在前期工作中发现，细胞壁糖蛋白LRX3/4/5或类受体激酶FER缺失的植株表现出类似的植株变小和对盐胁迫敏感的表型，表明它们共同构成一个调控植物生长与耐盐性的功能模块。进一步研究揭示，FER通过调节下游多个靶蛋白的磷酸化状态，在植物生长与盐胁迫应答之间发挥平衡作用。这些研究结果揭示了LRX3/4/5-FER模块调控植物生长和耐盐性的分子机理。然而，该调控系统的深层机制仍存在若干重要科学问题亟待阐明，例如：LRX3/4/5与FER之间具体的生化互作关系如何？FER激酶活性的开启与关闭的调控机制？下游底物的磷酸化过程是如何被动态、精确调控的？这些问题的解答，将有助于全面揭示LRX3/4/5-FER模块调控植物耐盐性的分子机制。

研究人员发现LRX3/4/5的缺失会导致FER磷酸化水平及其激酶活性显著下降，说明LRX3/4/5是维持FER激酶所必需的。利用免疫共沉淀结合质谱技术，发现FER与磷酸酶PP2A复合体的多个亚基存在相互作用，并且该互作通过荧光素酶互补实验、免疫共沉淀实验以及双分子荧光互补技术得到进一步证实。进一步研究显示，PP2A复合体能够去除体外FER激酶结构域的磷酸化修饰并抑制其激酶活性，而PP2A磷酸酶抑制剂斑螯素（Cantharidin）处理或者PP2A亚基突变均可提升体内FER的磷酸化水平。这些研究结果表明PP2A磷酸酶介导FER的去磷酸化。斑螯素处理可以回补lrx345突变体中降低的FER磷酸化水平及激酶活性，并且该处理能够显著恢复lrx345突变体的耐盐性缺陷，表明lrx345突变体对盐胁迫敏感的表型很大程度是由于FER的激酶活性下降造成的。

有趣的是，这种调控并非单向。研究人员发现fer-4突变体背景下PP2A磷酸酶的活性显著提升，表明FER负调控PP2A的磷酸酶活性。利用体外激酶实验，发现FER能够直接磷酸化PP2ABα亚基S460位点，并且将该位点突变成非磷酸化状态后可以显著提高PP2A磷酸酶活性。这些结果表明FER和PP2A形成一种“相互抑制、动态制衡”的反馈回路。这一双向调控机制如同一套精密的分子天平，通过调节FER与PP2A的活性平衡，控制下游底物的磷酸化状态。

在发现FER-PP2A存在“双向制衡”机制后，研究团队进一步探索该模块如何调控植物耐盐性。前期研究报道，PP2A磷酸酶能够通过去磷酸化作用调控生长素转运蛋白的活性，而在本研究中，发现多个与生长素信号传导相关的基因表达在fer-4中发生下调。因此，研究人员推测FER-PP2A调控模块可能通过影响生长素的分布来调控植物的耐盐性。利用生长素转运抑制剂萘草胺（NPA）和1-萘氧基乙酸（1-NOA）以及生长素转运突变体eir1和aux1，发现生长素转运抑制会显著加重lrx345和fer-4的盐敏感表型。相反，外源添加生长素类似物（2,4-D、NAA、IAA）可部分恢复lrx345和fer-4的盐敏感表型，表明生长素的正常运输是植物耐盐的重要条件。生化实验显示，FER和PP2A均能与生长素转运蛋白PIN3直接结合。在lrx345和fer-4突变体中，PIN3的磷酸化水平明显降低，而斑螯素处理能够恢复突变体中PIN3的磷酸化水平，说明PIN3是FER-PP2A模块的直接下游靶标，其磷酸化状态受到该模块的动态调控。进一步的遗传分析表明，pin3功能缺失突变会加重fer-4的盐敏感表型，而过表达PIN3磷酸化激酶PID能显著缓解fer-4盐敏感表型。这些结果表明，FER与PP2A通过相互拮抗的磷酸化/去磷酸化作用，精确调控PIN3蛋白的活性，从而影响生长素在植物体内的空间分布，最终实现对盐胁迫适应的精准调控。这一研究发现为深入理解植物响应盐胁迫的分子调控网络提供了新的见解。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心助理研究员刘建伟和博士研究生汪明滔为该论文的共同第一作者，赵春钊研究员为通讯作者。上海交通大学林文慧教授，赵春钊研究组博士后刘鑫，助理研究员罗金燕，博士研究生李智慧以及已毕业博士研究生王肖肖也参与了研究工作。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院等项目的资助。

论文链接：https://www.cell.com/current-biology/abstract/S0960-9822(25)01605-7

图. FER-PP2A模块调控底物动态磷酸化和植物耐盐性的工作模型