水是生命之源，对植物而言更是如此。面对干旱、盐碱等逆境，植物如何感知水分变化并启动生存策略，一直是生物学中的核心谜题。2026年5月27日，北京大学方晓峰团队在Nature 在线发表题为“Cellular water potential sensing via biomolecular condensation”的研究论文，该研究首次在植物中发现了一种能够直接“感知”水分变化的蛋白质——SAM8。它如同细胞内的“分子湿度计”，能通过自身结构变化来启动植物的抗旱应答。

科学难题：植物如何“感知”水

植物细胞的水势（可理解为细胞“渴”的程度）直接影响其生理功能。当水势降低时，蛋白质结构可能受损、酶活性被抑制，细胞功能陷入紊乱。尽管植物应对干旱的整体反应已被广泛研究，但细胞最初如何感知水势变化这一根本问题，长期悬而未决。

突破发现：SAM8是关键的“水势感受器”

研究团队通过系统性筛选，在模式植物拟南芥中发现了一个含有“无菌α结构域”的蛋白质——SAM8。它在植物应对高渗胁迫（类似干旱条件）和种子萌发中起着至关重要的作用。当缺失SAM8时，植物变得异常“怕干”。

进一步研究揭示了其精妙的工作机制，整个过程如同一个精密的分子开关：

常态下的“关闭”状态：在水分充足时，SAM8表面一个带负电荷的区域形成一个微观电场，能牢牢结合一层水分子（即形成水合层），使其稳定地分散在细胞中，处于“待机”状态。

缺水时的“开启”与凝聚：当环境缺水（水势降低），SAM8的水合层被削弱，蛋白结构发生动态变化。这触发了蛋白质间的相互作用，使其迅速从分散状态聚集，通过液-液相分离形成无膜的、液态状的“蛋白质凝聚体”。

凝聚体的“功能执行”：这些凝聚体并非无用的沉积物。研究发现，它们能选择性捕获负责mRNA转运的关键因子。这导致一部分信使RNA（mRNA）被滞留在细胞核内，无法被翻译成蛋白质。这种全局性的基因表达调控，被认为是植物在缺水环境下重新编程细胞功能、节约资源以度过逆境的核心策略之一。

文章模式图（图源自Nature ）

研究意义与未来展望

这项研究具有重要意义：

解决基础科学难题：首次在分子层面揭示了植物感知水势的直接机制，填补了植物信号转导领域的关键空白。

连接前沿生物学概念：将“液-液相分离”这一物理现象与植物逆境响应的生物学功能直接关联，拓展了学界对生物分子凝聚体功能的认识。

指明全新育种方向：SAM8及其信号通路为开发新一代抗旱、耐盐作物提供了前所未有的精准靶点。未来，通过基因编辑等技术调控该通路，有望培育出用水更高效、抗逆性更强的作物品种，对保障全球粮食安全具有重要意义。

总之，这项研究不仅发现了植物感知干旱的“分子开关”，更展示了生命体如何利用精巧的物理化学变化来解码环境信号，展现了基础科学破解自然密码、服务人类未来的强大力量。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10591-8