盛夏午后，

柏油马路被晒得发软，

行道树的叶片却在烈日下岿然不动。

你有没有想过

——植物既不能躲进空调房，

也不会流汗降温，

它们究竟靠什么抵御高温？

科学家最近发现，

植物细胞里藏着一把神奇的"温度感应锁"，

当环境温度升高时，

这种分子装置就会自动开启应急模式。

01 细胞里的"水油分离"现象

想象一杯蜂蜜，低温时黏稠成团，加热后却变得顺滑流动。在微观世界里，类似现象每天都在植物细胞中上演，这种现象被称为"相分离"。深圳湾实验室与清华大学的联合团队发现，一种名为FUST1的蛋白质就像"智能蜂蜜"，能在高温下自发聚集成液态小滴，也就是说发生了相分离，这些凝聚体竟是植物启动抗热程序的关键信号站。

02 分子弹簧锁的奥秘

通过超级计算机模拟，科学家终于看清了FUST1的运作玄机：它的核心区域（PrLD）就像一把精巧的弹簧锁。常温时，这个区域通过β-折叠结构把自己"锁"成紧密的球状，避免与其他分子碰撞；当温度超过临界值，这把分子锁就会"咔嗒"一声弹开，蛋白质瞬间舒展身姿，暴露出多个结合位点。这种"闭锁-开启"的构象变化，正是植物感知温度的纳米级开关。

FUST1直接感受高温发生相分离及其物理机制。（A）植物细胞受到高温刺激后FUST1在细胞质中迅速发生相分离形成凝聚体；（B）FUST1体外相分离随着温度升高而增强；(C-F) 增强采样分子动力学模拟揭示FUST1高温相分离“热感应锁”分子机制。

03 细胞里的应急指挥中心解锁后的FUST1凝聚体立刻变身"抗热指挥部"。它们像磁铁般吸引应激颗粒的各类元件，在细胞质中快速组建临时工作站。这些工作站如同微型工厂，既能保护重要RNA不受高温破坏，又能调控胁迫响应基因的表达。当研究人员敲除FUST1基因后，植物就像失去温度计的空调系统——明明身处40℃高温，细胞却迟迟不启动降温程序，最终导致植株枯萎。

FUST1感知和响应温度的工作模型

04 写在基因里的生存密码

更令人兴奋的是，这个热感应系统在玉米、水稻等农作物中同样存在。研究团队比对127种植物基因组后发现，FUST1的关键结构域在4亿年前就已完成"定型设计"，从苔藓到被子植物保持着惊人相似性。这暗示着，我们的祖先作物早已掌握了应对气候变化的分子秘籍。

该研究不仅解开了植物感知温度的核心谜题，更为作物改良提供了全新思路。通过基因编辑技术优化FUST1的热响应阈值，或许能培育出更耐高温的水稻和小麦。正如论文通讯作者黄恺研究员所说："理解生命最基本的温度感应原理，是我们应对气候变化最优雅的解题方案。"

知识点卡片

▶ 相分离：生物大分子在特定条件下自发分离形成凝聚体的物理现象，就像摇晃后的沙拉酱重新分层。

▶ 应激颗粒：细胞遭遇胁迫时形成的临时结构，负责储存保护重要RNA分子。

▶ 分子动力学模拟：用超级计算机模拟蛋白质分子在飞秒尺度上的运动轨迹。

黄恺

黄恺，2009年本科毕业于清华大学工程物理系，2015 年在美国威斯康辛大学麦迪逊分校获得材料科学博士学位，随后在美国西北大学生物医学工程系完成博士后研究。迄今已在Nature、Cell Research、Science Advances、Nature Communications、JACS、ACS Nano、Cell Reports等国际主流期刊以第一作者或共同通讯作者发表多篇研究论文。

课题组聚焦于生物医药、物理与人工智能的交叉前沿，已构建整合 AI、理论建模、分子模拟与生物信息学分析的全链路干实验平台。团队与国家级人工智能研究所及多家顶尖湿实验室保持紧密合作，具备丰富的交叉科研资源与广阔的发展空间。我们鼓励底层机制创新与跨领域合作，已形成多个成熟稳定的研究方向，覆盖四维基因组、生物相分离、AI4biology等前沿领域。团队注重青年科研人才的培养与成长，提供多元化的职业发展路径和充分的学术自由度，诚挚欢迎对交叉科学充满热情的青年才俊加盟，共同探索生命语言的边界。如需了解更多信息，请访问课题组网站：http://huangkai-lab.szbl.ac.cn

文章来源|黄恺课题组 Deepseek

欢迎投稿、建议|media@szbl.ac.cn