辣椒全基因组ALDH家族基因鉴定揭示CaALDH7B1在热旱胁迫耐受中的关键作用

本研究针对辣椒（Capsicum annuum）在热旱胁迫下氧化损伤的调控机制，通过全基因组鉴定醛脱氢酶（ALDH）家族基因，发现CaALDH7B1通过抑制ROS积累、提升抗氧化酶（SOD/CAT/APX/POD）活性及维持NADPH/NADP+ 稳态，显著增强胁迫耐受性。该研究为辣椒抗逆育种提供了新靶点。

　　

随着全球气候变化加剧，高温和干旱等非生物胁迫已成为威胁辣椒（Capsicum annuum）产量与品质的重要因素。这类胁迫会诱导植物体内活性氧（ROS）过量积累，引发膜脂过氧化并产生有毒醛类物质，而醛脱氢酶（ALDH）作为“醛类清除剂”，能将有害醛类氧化为无毒的羧酸。尽管ALDH家族在拟南芥、水稻等作物中的功能已被部分解析，但辣椒ALDH基因的系统鉴定及其在胁迫响应中的作用仍属空白。

为解决这一问题，中国国家基因库等机构的研究团队对辣椒ALDH家族进行了全基因组鉴定，发现28个CaALDH基因分属9个亚家族，其中CaALDH7B1在热旱胁迫下表达显著上调。通过病毒诱导基因沉默（VIGS）技术证实，沉默CaALDH7B1会导致辣椒对胁迫敏感性增强，而该基因的正常功能可通过调控ROS清除、激活超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化物酶（POD）等抗氧化系统，维持NADPH/NADP⁺
氧化还原平衡。研究还通过比较基因组学发现，CaALDH7B1与NADP⁺
结合的关键氨基酸残基在植物界高度保守。该成果发表于《Plant Gene》，为辣椒抗逆分子育种提供了理论依据。

关键技术方法
研究团队利用辣椒品种CA59的基因组数据（CNGBdb编号CNP0001129），以拟南芥ALDH序列为查询进行同源比对鉴定CaALDH基因；通过系统发育分析和共线性分析揭示进化关系；采用qRT-PCR检测组织特异性及胁迫诱导表达；结合VIGS技术构建基因沉默植株验证功能；利用MDA和H₂
O₂
含量测定及抗氧化酶活性分析评估氧化损伤程度。

主要研究结果

1. Identification and phylogenetic analyses of CaALDH family genes
   通过生物信息学分析鉴定出28个CaALDH基因，系统发育树显示其分为9个亚家族，其中CaALDH2B4和CaALDH7B1在进化上高度保守。

2. Expression profiling under abiotic stress
   qRT-PCR显示CaALDH7B1在根、叶中高表达，且受热旱胁迫强烈诱导，暗示其参与胁迫响应。

3. Functional validation via VIGS
   沉默CaALDH7B1导致植株ROS积累增加、MDA含量上升，而抗氧化酶活性降低，证实其通过调控氧化还原稳态增强抗性。

4. Structural and evolutionary insights
   三维结构建模揭示CaALDH7B1的NADP⁺
   结合位点在植物中保守，解释了其功能普适性。

结论与意义
该研究首次系统阐明了辣椒ALDH家族在热旱胁迫中的调控网络，证明CaALDH7B1通过“醛类清除-抗氧化激活-NADPH稳态维持”三重机制提升抗逆性。其进化保守性暗示该基因可作为跨物种抗逆育种的候选靶点。作者Bo Yang等提出的模型为解析植物ALDH功能提供了新范式，也为应对气候变化下的辣椒栽培挑战提供了分子育种策略。