全球变暖影响作物产量并加剧病害。极端高温会诱导植物产生热应激反应，同时抑制其抗病能力。然而这种相互作用的分子机制仍不明确。

近日，四川农业大学陈学伟教授团队在Nat. Commun上发表题为“OsCDPK24 and OsCDPK28 phosphorylate heat shock factor OsHSFA4d to orchestrate abiotic and biotic stress responses in rice”的文章。研究揭示了钙依赖蛋白激酶OsCDPK24和OsCDPK28通过磷酸化修饰调控耐热与抗病关键转录因子OsHSFA4d的活性，进而调控水稻耐热性与抗病性的分子机制。拜谱生物为该研究提供了蛋白互作组、磷酸化修饰位点质谱分析技术服务。

英文名称：OsCDPK24 and OsCDPK28 phosphorylate heat shock factor OsHSFA4d to orchestrate abiotic and biotic stress responses in rice（Nat. Commun IF=15.7）

中文名称：OsCDPK24和OsCDPK28通过磷酸化热激转录因子OsHSFA4d来调控水稻的非生物胁迫与生物胁迫响应

客户单位：四川农业大学

研究材料：胶条

拜谱提供技术：蛋白互作组、磷酸化修饰位点质谱分析

技术路线：

研究结果

1.OsHsfA4d促进水稻耐热性，抑制水稻抗病性

在非生物与生物胁迫响应过程中，许多OsHsfs蛋白的表达水平发生改变，其中OsHsfA4d的RNA水平在应对高温及感染多种病原体时表现出最强的诱导作用（图1a）。通过RT-qPCR进行验证（图1b-c）。高温胁迫和病原感染等实验表征证明：水稻OsHSFA4d正向调控耐热性但负向调控抗病性（图1d-f）。

图1 OsHsfA4d促进水稻耐热性，抑制水稻抗病性

2.OsHSFA4d通过促进HSP101表达增强植物耐热性，且与抗病性无关

OsHSFA4d蛋白在水稻细胞核与细胞质中均有分布（图2a)，免疫荧光实验证明表明OsHSFA4d作为转录激活因子能够有效激活LUC报告基因表达（图2b-c）。通过DNA亲和纯化测序（DAP-seq）技术筛选水稻OsHSFA4d的201个候选靶基因，包括HSP101在内的12个基因已被证实参与水稻热应激，进一步的RT-qPCR分析显示，OsHSFA4d敲除植株中HSP101的RNA水平显著降低，而OsHSFA4d过表达植株中该基因RNA水平则明显升高，其余11个基因均未出现明显变化（图2d）。高温胁迫和病原感染等处理实验表征证明：OsHSFA4d通过促进HSP101表达来增强水稻耐热性，且该作用独立于抗病性（图2e-l）。

图2 OsHSFA4d通过促进HSP101表达增强植物耐热性，且与抗病性无关

3.OsHSFA4d促进CslF6的表达，以抑制植物抗病性

RT-qPCR结果显示，OsHSFA4d敲除植株中CslF6的RNA水平降低，而OsHSFA4d过表达植株中该基因水平升高，其余11个基因的RNA水平未受影响，并通过双荧光素酶活性检测等实验证实其调控关系（图3a-c）。高温胁迫和病原感染等处理实验表征证明：OsHSFA4d通过促进CslF6表达来负向调控水稻抗病性，且该作用机制不依赖于耐热性（图3d-j）。

图3 OsHSFA4d促进CslF6的表达，以抑制植物抗病性

4.OsHSFA4d与激酶OsCDPK24和OsCDPK28相互作用形成复合物

GST-OsHSFA4d与水稻总蛋白共同孵育，pull-down的蛋白进行蛋白互作组分析，鉴定到OsMKK4、OsCDPK24和OsCDPK28等激酶（图4a），在后续的荧光素酶互补成像（LCI）分析、免疫共沉淀（Co-IP）实验等验证了OsHSFA4d与激酶OsCDPK24和OsCDPK28相互作用关系，并形成一个蛋白复合体（图4b-g）。

图4 OsHSFA4d与激酶OsCDPK24和OsCDPK28相互作用形成复合物

5.热应激诱导OsCDPK24/28介导OsHSFA4d的S146磷酸化

体外磷酸化实验显示，GST-OsHSFA4d可分别被MBP-HA-OsCDPK24和MBP-HA-OsCDPK28单独磷酸化。磷酸化修饰位点质谱分析发现，其中有四个位于OsHSFA4d高度保守功能域的残基（S71、S146、S209和T405）被鉴定出磷酸化修饰（图5a-f）。点突变试验表明OsCDPK24和OsCDPK28主要在寡聚化结构域的S146位点磷酸化OsHSFA4d，以协调耐热性和抗病性（图5g-j）。

图5 热应激诱导OsCDPK24/28介导OsHSFA4d的S146磷酸化

文章小结

本研究发现热应激通过激活OsCDPK24/28激酶活性，促使OsHSFA4d在S146位点磷酸化，从而促进HSP101表达以增强水稻耐热性，同时抑制CslF6表达以降低抗病能力（图6）。该研究不仅深化了对植物非生物与生物胁迫应答间相互调控作用的认识，也为培育兼具耐热与抗病性的作物新品种奠定了重要分子基础。

图6 水稻OsCDPK24/28-OsHSFA4d-HSP101/CslF6机制图

拜谱小结

本研究揭示了水稻中OsCDPK24和OsCDPK28通过磷酸化热激转录因子OsHSFA4d的S146位点，调控水稻非生物胁迫（热胁迫）与生物胁迫（病害）响应的权衡机制，为培育兼具耐热性和抗病性的水稻品种提供了分子基础。拜谱生物为该研究提供蛋白互作组、磷酸化修饰位点质谱分析服务。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的蛋白质组学、修饰蛋白质组学、代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系，整合多组学数据进行深入挖掘分析，全面解析机制机理等，助力高分文章发表，欢迎致电咨询！

参考文献：

Fang Y, Liao H, Wei Y, et al. OsCDPK24 and OsCDPK28 phosphorylate heat shock factor OsHSFA4d to orchestrate abiotic and biotic stress responses in rice. Nat Commun. 2025;16(1):6485. Published 2025 Jul 14. doi:10.1038/s41467-025-61827-