摘要：

Cell | MBS1蛋白凝聚体介导叶绿体防晒揭示植物强光适应新机制

光能是植物光合作用顺利进行的基础条件，当光照强度超过光合系统承载上限时，叶绿体内会积累大量单线态氧，引发光氧化损伤。植物体内虽然存在活性氧清除、光系统修复等防护方式，但植物如何快速感知单线态氧信号并及时启动光保护机制，一直是该领域尚未得到充分解析的科学问题。2026年6月18日，中国科学院遗传与发育生物学研究所、崖州湾国家实验室李家洋院士团队联合国内外多家单位在Cell上发表了题为“Chloroplast sunscreening by protein condensates confers high light tolerance”的研究论文(doi: 10.1016/j.cell.2026.05.042)，揭示了MBS1 (methylene blue sensitivity 1)蛋白通过相分离形成动态光防护屏障的全新机制，完善了植物高光逆境应答调控体系。MBS1是动植物中高度保守的蛋白，拥有锌指结构域与两侧内在无序区域，能够发生液-液相分离(LLPS)。单线态氧可氧化锌指结构中的半胱氨酸，导致锌离子解离，促使MBS1发生构象改变。强光胁迫下，叶绿体内的单线态氧触发LLPS液滴转变为流动性降低的凝聚体，富集在叶绿体外膜表面。该凝聚体可通过光学散射减弱入射光通量，从源头抑制单线态氧过量积累，有效保护光合机构免受氧化破坏。该防护机制具备高度可逆性，光照恢复正常后蛋白凝聚体可自主解聚，不会干扰植物正常光合作用，区别于传统损伤发生后再发挥作用的光保护途径。研究人员连续4年多点水稻田间试验证实，上调MBS1基因表达能够显著增强植株的强光耐受能力，实现高光逆境下的产量提升。该研究阐明了蛋白液-液相分离参与植物光合逆境响应的核心逻辑，丰富了植物光保护调控网络，为高光胁迫环境下的农作物遗传改良提供了新型分子靶点与育种思路。■推荐人：白欣冉，许操

Cell Reports | 核糖体蛋白RpS12参与细胞竞争调控的机制

多细胞组织通过细胞竞争识别并清除适应性较差的“loser”细胞，从而维持组织稳态。果蝇中的核糖体蛋白基因杂合突变(Rp^+/−)细胞的清除是研究细胞竞争的经典模型，其中Xrp1作为响应核糖体蛋白基因异常的核心转录因子，但其如何感知缺陷并激活细胞竞争进而清除受损细胞的机制尚不清楚。近期，日本京都大学的Tatsushi Igaki团队和希腊BSRC Fleming研究所的Marianthi Kiparaki团队分别在Cell Reports上发表了题为“Cellular fitness is determined by ribosomal protein S12-mediated release of a truncated Xrp1”(2026年4月28日发表，doi: 10.1016/j.celrep.2026.117155)和“RpS12-mediated induction of the Xrp1^short isoform links ribosomal protein mutations to cell competition”(2026年6月23日发表，doi: 10.1016/j.celrep.2026.117380)的研究论文，揭示了核糖体蛋白RpS12在介导核糖体蛋白基因突变引起的细胞竞争过程中发挥着关键作用。RpS12通过促进Xrp1特定外显子发生可变剪接，跳过含有上游开放阅读框(uORF)的外显子，使Xrp1解除uORF的翻译抑制，并利用替代起始密码子产生Xrp1^short蛋白。Xrp1^short能够赋予细胞“loser”身份并驱动其被清除。此外，结构分析显示，RpS12与剪接体组分SNU13具有结构相似性，提示RpS12可能直接参与可变剪接过程。这两项研究揭示了RpS12-Xrp1可变剪接轴调控细胞适应性和细胞竞争命运的新机制。■推荐人：王林，严冬

Nature | 全球人类着丝粒变异图谱揭示其快速进化机制

着丝粒是维持染色体准确分离的关键区域，但其高度重复的α-卫星序列长期难以完整组装，人类群体中着丝粒究竟存在多大差异、又如何快速演化，仍缺乏系统认识。2026年，美国宾夕法尼亚大学Glennis A. Logsdon团队联合人类基因组结构变异联盟和人类泛基因组参考联盟，在Nature发表题为“A global view of human centromere variation and evolution”的研究论文(doi: 10.1038/s41586-026-10841-9)，对人类着丝粒的遗传结构、表观遗传状态和代际突变进行了大规模分析。研究首先从覆盖5大洲、28个人群的65名个体中获得2,110个完整着丝粒，并结合227名个体的5,747个泛基因组着丝粒及一个28人四代家系中的483个着丝粒，最终分析8,340个着丝粒。结果鉴定出226种主要着丝粒单倍型和1,870种新的α-卫星高阶重复变体，且7条染色体中最常见的单倍型并未被CHM13或CHM1参考基因组代表，说明单一参考基因组难以覆盖真实的人群多样性。研究还发现，着丝粒在长度、重复单元组成、倒位、重复、缺失、移动元件插入及甲基化状态等方面均存在广泛变异，并鉴定到罕见的13号与22号染色体着丝粒内重组事件。约94%的着丝粒仅含1个推定动粒位点，约6%含2个，极少数含3个；动粒位置并非随机，而更倾向于形成在序列一致性较高、组成更均一的α-卫星区域。部分第10号和第21号染色体古老单倍型富集尼安德特人和丹尼索瓦人特异序列，提示可能受到古人类渐渗影响。研究进一步发现，着丝粒平均突变率约为邻近唯一序列的16.4倍，不同染色体之间相差约20倍；四代家系中直接检测到206个新生单核苷酸变异和43个新生结构变异，其中动粒相关低甲基化区域突变最快。作者据此提出，动粒偏好在高度同质的重复序列上组装，而这些区域又更易发生重组和结构变化，从而不断改变局部甲基化和动粒位置，形成着丝粒DNA与结合蛋白之间持续的变化。该研究建立了目前最全面的人类着丝粒变异与进化资源，为理解染色体分离、非整倍体、生殖健康及基因组快速演化提供了重要基础。■推荐人：张帆，吕雪梅

Nature | 细菌利用CRISPR调控复杂的免疫系统

为抵御噬菌体等外来DNA的侵染，作为原核生物的细菌不仅拥有多种先天免疫系统，还发展了获得性免疫系统。然而，如何调控各免疫系统之间的协同作用尚不清楚。2026年7月22日，中国科学院微生物研究所李明团队和美国密歇根大学张燕团队合作在Nature发表了题为“CRISPR–Cas regulates expression of embedded anti-phage defence systems”的研究论文(doi: 10.1038/s41586-026-10833-9)，揭示了一种广泛存在于原核生物中的免疫调控模式。研究发现细菌能够通过一种全新的调控性小RNA (crlRNA)对多种先天免疫系统实行精准转录调控，从而保证维持先天免疫的同时避免免疫过度激活造成的细菌生长负担。此外，还系统性鉴定出20余种新型免疫元件。这项工作不仅提出了原核生物中两种免疫系统相互协同的理论框架，而且进一步拓展了新型免疫系统的发现策略。■推荐人：唐琳沁，刘钢

Nature Genetics | 多组学解析玉米初级代谢揭示氮分配调控关键基因ZmAVT1A-1

玉米初级代谢网络高度复杂，直接影响产量与品质，但其遗传调控机制长期难以解析。近期，华中农业大学严建兵团队在Nature Genetics发表了题为“Multiomics analysis of primary metabolism reveals the genetic basis of nitrogen partitioning modulated by ZmAVT1A-1 in maize”的研究论文(2026年6月29日在线发表，doi: 10.1038/s41588-026-02655-2)。该研究利用包含1,404份后代、源自24个亲本的玉米多样性群体，整合基因组、转录组和代谢组数据，系统解析了玉米叶片和籽粒中初级代谢物的遗传架构。作者构建了高置信度调控网络，成功解析了代谢数量性状位点背后的候选基因，并验证了ZmASN2、ZmMIPS1和ZmMGL在调控天冬酰胺、肌醇和甲硫氨酸积累中的功能。尤为重要的是，研究聚焦氨基酸转运蛋白基因ZmAVT1A-1，通过¹⁵N同位素示踪和多环境田间试验，证实其调控营养组织与籽粒间的氮分配，并影响株高、开花期和衰老等多效性农艺性状。该研究还揭示了不同自然单倍型在驯化和改良过程中的选择轨迹与权衡效应，为玉米氮高效育种提供了重要的基因资源与系统化策略。■推荐人：薛宇

Nature Genetics | IDR介导m⁶A去甲基化酶ALKBH5的靶向特异性

ALKBH5和FTO是两类经典的m⁶A去甲基化酶，但底物选择性截然不同：FTO主要去除染色质相关RNA上的m⁶A修饰，影响染色质开放与转录；ALKBH5则主要作用于mRNA上的m⁶A，调控其稳定性与翻译。尽管二者催化结构域高度同源，但决定其底物偏好的机制长期未知。2026年7月23日，美国芝加哥大学何川团队在Nature Genetics上发表题为“Intrinsically disordered regions restrain genomic targeting of RNA and histone demethylases in mammals and plants”的研究论文(doi: 10.1038/s41588-026-02685-w)，揭示ALKBH5的C端内在无序区(IDR)是功能分化的关键。该IDR通过相分离与EJC复合物互作，将ALKBH5锚定于mRNA；敲除cIDR后，ALKBH5重新靶向染色质相关RNA，引发广泛的染色质开放与转座子激活。类似地，组蛋白去甲基化酶KDM家族中的IDR也普遍限制其对转座子区域的修饰擦除，表明该抑制机制在哺乳动物中保守。在应用层面，该团队在细胞、烟草、拟南芥、水稻等体系中对内源ALKBH同源物进行IDR截短改造，在拟南芥中促进根系生长，并在转基因水稻中实现45%~55%的籽粒增产。这项研究不仅阐明了IDR作为保守调控元件决定去甲基化酶靶向特异性的分子基础，也为通过编辑内源蛋白、不引入外源基因的作物改良提供了新策略。■推荐人：陈旭，吴旭东

Science | 衰老与早期逆境：组织特异与全身协调的对立表观遗传效应

尽管衰老是普遍存在的，但其衰退的速度在个体之间乃至个体内部都存在显著差异。理解这种衰老异质性的分子基础，以及它如何受到社会环境的塑造，是衰老科学领域的一项关键挑战。2026年6月18日，美国亚利桑那州立大学Noah Snyder- Mackler和范德堡大学Amanda 等研究团队在Science联合发表了题为“Age and early life adversity shape heterogeneity of the epigenome across tissues in macaques”的研究论文(doi: 10.1126/science.aea4922)，系统解析了衰老与早期生活逆境如何在表观基因组层面塑造全身多种组织。该研究对237只恒河猴个体的14种组织、2,485份样本进行DNA甲基化测序，覆盖超130万个CpG位点，构建了目前规模最大的非人灵长类多组织表观遗传图谱。研究鉴定出大量组织特异性甲基化标记，并确定其富集于调控区域，为理解各组织的表观遗传机制提供了基础。在衰老效应方面，年龄相关甲基化变化具有高度组织特异性，血液与其他组织共享的年龄效应有限，提示仅凭外周血评估全身生物年龄存在局限性。进一步研究发现，年龄对不同组织特征的影响各异，部分组织随年龄逐渐丢失特异性，另一些则更为凸显。尽管年龄效应分散，各组织特异性的表观遗传时钟仍能准确预测实际年龄，且个体内部不同组织的“生物年龄”存在一致性，表明存在部分协调的全身性衰老进程。与衰老形成鲜明对比的是，早期逆境在其影响的CpG位点上呈现跨组织的高度一致性，显示出全身效应的协调性；但不同类型逆境靶向的位点基本互不重叠，提示每种逆境经由独特通路发挥作用。尤为重要的是，逆境相关位点虽与年龄相关位点大量重合，且显著富集于人类衰老与死亡率相关基因，但二者甲基化变化方向并不完全一致，逆境对表观遗传年龄没有呈现出显著一致的加速效应，表明早期逆境并非简单“拨快生命时钟”，而是留下与年龄效应交织却又不同的全身性印记。该研究揭示了衰老与逆境在表观基因组层面的两种对立模式：衰老以组织依赖性为主，逆境以全身协调性为特征。该多组织资源填补了非人灵长类表观基因组数据的空白，为探索衰老异质性、疾病易感性的发育起源及环境暴露的长期效应提供了重要平台。■推荐人：刘茜，岑山

Science | TranscriptFormer：跨越15.3亿年演化尺度的生成式单细胞大模型

单细胞转录组学推动了分子细胞生物学的快速发展，但在生命树跨度上比较转录程序仍面临挑战。尤其是在处理缺乏完善同源注释的非模式生物的RNA-seq数据时，传统依赖严格直系同源基因比对的分析方法往往受限。2026年5月7日，美国Chan Zuckerberg Biohub与斯坦福大学的Stephen R. Quake和Theofanis Karaletsos团队在Science上发表了题为“TranscriptFormer: a generative cell atlas across 1.5 billion years of evolution”(doi: 10.1126/science.aec8514)的研究论文。该研究创新性地提出了一种名为TranscriptFormer的生成式基础模型家族，实现了对跨物种细胞表征与调控规律的通用建模。研究团队利用涵盖12个物种(从真菌到人类)、跨越15.3亿年演化历史的1.12亿个单细胞转录组数据对模型进行了预训练。该模型创新性地引入了ESM-2蛋白质序列嵌入作为基因输入，结合自回归双头生成架构，在共享潜在空间中对齐了不同物种的基因功能，并根据不同应用场景衍生出3大变体：其中，TF-Metazoa 成功突破了遥远的演化壁垒，在分化超6.85亿年的未预训练物种(如造礁珊瑚、海七鳃鳗)中依然维持了较高的细胞分类精度；TF-Exemplar在执行高精度的跨物种细胞注释迁移与炎症扰动响应预测上表现最佳；而人类专属模型 TF-Sapiens 则在精准识别复杂人类疾病状态及大规模药物扰动方面展现出卓越的预测性能。这项研究不仅证明了生命演化中保守的基因表达法则可被AI深度学习，更为非模式物种的底层分子解析提供了通用定量计算工具。■推荐人：李凡，张蔚