安徽农业大学团队发表玉米响应热胁迫复杂转录调控机制的综述文章

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-04-29 14:55

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2024年4月26日，安徽农业大学作物抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室玉米团队吴雷明教授课题组应邀在 Stress Biology 上发表题为“ The complex transcriptional regulation of heat stress response in maize ”的综述文章。该文章结合近些年植物热胁迫分子调控最新研究系统总结植物感知、响应和适应热胁迫的分子调控途径，重点阐述了ZmHSFs（热激转录因子）家族基因参与玉米热胁迫响应和热胁迫记忆的复杂转录调控机制。

近些年，全球气候变暖导致极端天气（如持续高温）频发，对粮食安全和农业可持续性发展造成了广泛的威胁。作为世界上重要的粮饲作物，玉米的产量和品质与其他植物相比更易受到热胁迫的影响。因此，开展玉米热胁迫响应的分子调控网络机制研究，挖掘具有重大利用价值的关键调控基因，对于培育耐热玉米品种具有重要意义。

图1. 植物响应热胁迫的复杂分子调控机制。

文章首先结合最新研究进展介绍了植物感知高温信号的主要途径，包括细胞壁结构和组分（如果胶修饰和含量的改变）、位于质膜上的温度传感器、活性氧水平以及其他蛋白。本文重点综述了植物HSFs家族在调控热胁迫响应复杂网络中的重要作用。如A家族HSFA1是主要的转录激活因子，能够调控众多热胁迫基因。HSFA家族基因之间除了存在上下游调控机制，还能够发生蛋白互作；B家族和C家族HSF基因可能通过与A家族互作参与热胁迫响应。此外，HSFs能够与表观调控因子互作参与热胁迫记忆过程。本文对ZmHSFs的基因家族鉴定和功能研究现状进行了归纳总结，指出ZmHSFs家族之间协同调控玉米耐热的分子调控网络有待系统构建，以及ZmHSFs与表观因子的互作机制有待深入研究。

图2. 基于多维组学大数据驱动的玉米耐热育种策略

文章最后指出了多维组学大数据在辅助解析玉米热胁迫响应复杂转录调控机制的重要作用，强调了将热胁迫与其他逆境结合进行多重胁迫联合研究的意义，展望了群体遗传研究和基因编辑技术在挖掘玉米耐热基因和培育耐热玉米品种的巨大潜力。

该综述第一作者为安徽农业大学生命科学学院在读研究生阮明秀和在读博士生赵恒，通讯作者为安徽农业大学抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室吴雷明教授和西北农林科技大学园艺学院阮勇凌教授。安徽农业大学抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室江海洋教授对论文的构思和写作提出了宝贵意见。该工作得到了安徽农业大学人才引进等项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1007/s44154-024-00165-x