液-液相分离（LLPS），即蛋白质或核酸等生物大分子通过多价相互作用形成动态可逆的无膜凝聚体，是近年来生命科学领域的研究热点。这些凝聚体可在细胞中实现特定生化反应的时空区隔，参与RNA代谢、基因转录、DNA修复、应激响应和染色质三维基因组结构形成等多种关键生命过程的调控。尽管LLPS在动物细胞中的研究已较为深入，但在植物，尤其是农作物中的相关研究仍相对滞后。

近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室李兴旺教授团队构建了水稻相分离相关蛋白的综合数据库ricePSP。该数据库系统整合了水稻全基因组蛋白质的相分离预测评分、结构特征、功能注释及实验验证等信息，为研究作物中无膜细胞器在农艺性状调控中的作用提供了强有力的数据支持。

研究团队对水稻中所有66,338个注释蛋白进行了系统的相分离潜力预测，结合多种报道的预测方法（如PSPredictor、MolPhase、PLAAC）评估其形成凝聚体的可能性，最终预测了10,000多个高置信度的相分离相关蛋白（PSPs）和1,300多个含有类朊病毒结构域的蛋白（PrDPs）。此外，团队还利用AlphaFold结构预测技术对这些蛋白的结构特征进行了验证，发现高PS评分蛋白普遍具有较低的结构置信度（pLDDT值），提示其含有较多的内在无序区域（IDRs），这与LLPS蛋白的典型特征高度一致。

在实验验证方面，研究团队采用水稻原生质体瞬时表达系统，对多个候选PSP进行了体内成像实验。结果显示，包括OsPIL13、OsCO3、ELF3-2等在内的多个蛋白可在细胞核内形成明显的点状凝聚体，表现出典型的相分离行为，进一步验证了数据库预测的准确性。

为展示ricePSP的应用价值，研究团队以水稻开花调控为案例，系统分析了与抽穗期相关的PSPs。结果发现，多个关键开花调控因子（如OsPhyB、OsGI、Ghd7、Ghd8和Hd1等）均具有较高的PS评分，且它们之间形成紧密的蛋白互作网络，暗示LLPS可能在水稻光周期开花调控中发挥重要作用。该发现不仅拓展了我们对水稻开花机制的理解，也为未来通过调控LLPS相关蛋白来改良作物生育期提供了新思路。此外，研究团队还发现，多个与逆境响应相关的蛋白（如脱水素、ERD14、ALBA家族成员等）同样具有较高的PS潜力，且其在拟南芥中的同源蛋白已被证实可通过相分离参与应激颗粒形成。这暗示LLPS在植物应对干旱、高温、盐胁迫等环境挑战中具有保守而重要的功能。

ricePSP不仅是水稻LLPS研究的重要资源平台，也为其他作物的相关研究提供了方法参考和数据支持。值得一提的是，课题组利用该数据库，挖掘了水稻中一个重要开花复合体，发现该复合体通过相分离调控水稻成花素基因的染色质远程互作，进而调控成花素基因的时空协同表达，最终调控水稻的抽穗期等重要农艺性状，为相分离调控染色质结构和作物表型性状提供了重要证据（相关结果在审稿中）。

华中农业大学/湖北洪山实验室李兴旺教授和欧阳维枝副研究员为共同通讯作者，博士研究生高润昕、栾世平和已毕业的郭闽榕博士为共同第一作者。相关研究得到国家自然科学基金等支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1186/s13059-025-03842-w