近日，我院果蔬研究所蔬菜与设施园艺创新团队在《Journal of Genetics and Genomics》（IF=7.1/Q1）在线发表题为“Molecular mechanisms of plant thermal response: from signal transduction and epigenetic regulation to signaling integration”的综述论文。该综述系统阐述了植物响应高温胁迫的分子机制，整合了信号转导、表观遗传调控及信号网络协同作用的最新研究进展。
全球气候变暖的加剧使高温胁迫成为威胁作物生产力的主要因素之一。深入解析植物对高温胁迫的响应机制，对保障全球粮食安全具有重要意义。然而，尽管近年来在理解植物对高温反应的分子机制方面取得了显著进展，但仍有许多基本的科学问题尚未得到解决。
该综述首先概述了植物在温度梯度升高下的多样化表型响应：温和高温诱导形态建成以促进散热；亚致死高温抑制生长；极端高温则激活热激响应，并在非致死高温预处理后建立热记忆。其次，系统阐述了三大调控机制：PIF4整合信号驱动高温形态建成；HSFA1s构建热激响应的多层次防御网络；以及瞬时激活、快速再诱导和跨代三种热记忆模式。最后，凝练了该领域亟需突破的核心科学问题：在高温感知方面，在既有三项标准（直接响应温度、稳定可重复传递信息和调控高温相关的生理或形态响应）基础上，提出核心高温感受器还应满足其温度诱导的特性变化须作为驱动特定组织或细胞中主要转录组重编程的关键上游信号，以此作为第四项新标准，为甄别真正的高温感受器提供了关键依据；在HSFA1s激活机制方面，需突破经典隔离模型的局限，揭示翻译后修饰如何介导其在不同温度区间的功能转换；在调控网络整合方面，需阐明PIF4与HSFA1s两套系统随温度连续升高而平稳切换的分子基础；在多重胁迫交叉适应方面，指出高温常与干旱、盐碱、营养缺乏等逆境并发，植物通过信号、转录和代谢多层级网络实现交叉适应，为培育广谱抗逆作物提供理论支撑。该综述指出，结合结构生物学、多组学、单细胞技术与合成生物学，将有助于揭示植物高温响应的普适规律，为培育“气候智能型”作物提供理论依据与分子育种策略。
自治区农科院果蔬所蔬菜与设施园艺创新团队任卉敏博士为论文第一作者，河北师范大学汤文强教授和柳洪副教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、河北省博士后择优资助项目和河北师范大学博士启动基金项目资助。
