齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）是极端耐干植物的典型代表，能够承受超过98%的细胞脱水，接近植物耐干能力的生理极限，并在遇水后几秒钟恢复光合作用等生理活动，能够快速响应水分的变化。在植物应对水分变化的过程中，蛋白质磷酸化是一种快速且可逆的翻译后修饰，在启动信号转导、调节蛋白功能中发挥着关键作用。然而，蛋白质磷酸化如何调控齿肋赤藓的秒级复水响应机制尚不明确。

针对上述问题，中国科学院新疆生态与地理研究所张道远研究员团队利用4D-label-free高通量蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学技术，对齿肋赤藓脱水-复水过程中蛋白质和磷酸化蛋白质进行了精确定量分析，解析齿肋赤藓在脱水-复水过程的全局磷酸化调控通路，并靶定了一个关键磷酸化蛋白—脱氢抗坏血酸还原酶ScDHAR1。

研究结果表明：在齿肋赤藓脱水-复水五个阶段中共定量了2854种蛋白质和1177种磷酸化蛋白质，其中包括1447种差异表达蛋白质和699种差异磷酸化蛋白质。在磷酸化蛋白质中，36.5%的蛋白质丰度发生显著变化。整合蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学分析表明，磷酸化在脱水和复水过程中动态调控不同的代谢途径。在脱水过程中，光合作用、谷胱甘肽代谢、柠檬酸循环、苯丙烷类生物合成和DNA修复协同作用，维持细胞稳态并增强保护性反应。在复水过程中，磷酸化激活核糖体生物合成、能量代谢、苯丙氨酸代谢和大分子复合物组装等途径，促进细胞功能恢复。其中，谷胱甘肽代谢是介导脱水-复水反应的核心磷酸化调控途径。关键抗氧化酶ScDHAR1在Ser29和Ser218位点的磷酸化可增强其活性，降低脂质过氧化水平，提高活性氧清除能力，增强干燥耐受性。本研究首次揭示了齿肋赤藓耐干响应的磷酸化分子调控机制，深化了对极端耐脱水与快速复水机制的理解，并为培育抗逆作物提供了宝贵的基因资源。

相关研究成果以“Phosphoproteomics analysis provides novel insight into the mechanisms of extreme desiccation tolerance of the desert moss Syntrichia caninervis ”为题，发表在植物学经典期刊《The Plant Journal》上，中国科学院新疆生态与地理研究所银芳柳博士为论文第一作者，李小双研究员为通讯作者。该研究得到中国科学院从0到1原始创新项目和中国科学院基础研究领域稳定支持青年创新团队项目支持。

论文链接：http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70373

图1：齿肋赤藓脱水-复水过程中表型、生理及蛋白质磷酸化变化

图2：ScDHAR1磷酸化增强齿肋赤藓的耐干性

图3：磷酸化参与齿肋赤藓脱水-复水过程的调控模型