近日作物遗传改良国家重点实验室蛋白质科学研究团队蛋白质动态学课题组在Nature Communications杂志在线发表题为“Mechanistic insights into the regulation of plant phosphate homeostasis by the rice SPX2 – PHR2 complex”的研究论文，揭示了水稻SPX2– PHR2复合物感知磷信号、调控磷稳态的分子机制。

磷是影响生命体生长发育、决定作物产量的重要营养元素。农业生产上，为了增产，磷肥的过度使用引发了系列环境问题。研究作物的磷稳态维持机制，具有重要的理论与实践意义。已有研究表明：低磷条件下，水稻磷稳态调控的核心转录因子–PHR2通过二聚化结合顺式调控元件（P1BS），激活一系列磷饥饿响应基因的表达，促进磷的吸收与利用；高磷条件下，SPX2蛋白感知磷信号，进而结合并抑制PHR2的转录活性，维持磷稳态，避免磷中毒。但SPX2如何感知和传递磷信号的具体分子机制，尚不清楚。

图1. 多技术联用，结合复合物结构、动态分析、化学交联分析，阐明SPX2受体感知和传递磷信号，进而抑制PHR2转录活性的分子机制。

动态学题组采用整合结构生物学策略，联用多种生物物理技术手段，综合结构基础与动态分析，揭示了SPX2受体感受磷信号分子–磷酸肌醇（InsP6）、传递磷信号进而调控水稻磷稳态的分子机制（图1）： SPX2通过寡聚状态的动态变化，以独特的结构域交互构象感知InsP6信号，并以dimer of dimer的方式结合PHR2；这种独特的结合方式，空间排斥了PHR2结合PIBS，并打破了PHR2的二聚化，进而抑制PHR2的转录活性，维持磷稳态。该研究从机制上阐明了水稻磷动态平衡的分子基础，对水稻农艺性状的遗传改良和合理施肥具有指导意义，为因地制宜的选育不同磷酸盐吸收能力的水稻品种提供了重要参考。