综述:保持绿色以维持生命:高温胁迫下作物持绿性状的激素调控机制

【字体: 时间:2025年08月20日 来源:Plant Physiology Reports 1.6

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  这篇综述系统整合了植物激素互作调控高温胁迫下持绿(SG)性状的最新进展,重点解析了乙烯(ET)、脱落酸(ABA)、细胞分裂素(CKs)、赤霉素(GAs)和生长素(Aux)信号通路中的调控枢纽,为培育具有延衰特性、光合效能持续的气候适应性谷物作物提供了分子育种靶点。

  

高温胁迫与持绿性状的生物学意义

全球气候变暖导致谷物关键生长期遭遇热胁迫的频率显著增加,引发叶片早衰和产量下降。持绿(SG)性状表现为胁迫条件下叶片衰老延迟和光合活性延长,成为提高小麦等谷物耐热性和产量稳定性的关键靶标。

激素调控网络的核心枢纽

乙烯(ET)信号的双向调节

ET作为衰老启动的关键正调控因子,其生物合成基因ACSACO在热胁迫下显著上调。最新研究发现EIN3转录因子通过抑制叶绿素降解酶基因NYC1表达来维持SG表型。

脱落酸(ABA)的时空特异性

ABA在胁迫早期通过激活SnRK2激酶促进气孔关闭,但持续高浓度ABA会加速衰老。新证据表明ABF4转录因子可整合ABA与ET信号通路。

细胞分裂素(CKs)的稳态维持

CKs通过抑制WRKY转录因子延缓衰老。热胁迫下IPT基因驱动的根尖CKs合成对维持地上部SG特性具有系统性调控作用。

激素互作的关键交叉点

赤霉素(GAs)与DELLA蛋白形成的分子刹车装置可拮抗ET信号;而生长素(Aux)通过ARF7调控IAA家族基因表达,与CKs协同维持分生组织活性。

分子育种的应用前景

基于激素通路关键节点基因(EIN3ABF4IPT等)的等位变异筛选,结合CRISPR-Cas9基因编辑技术,为设计"智能衰老"作物提供了精确调控策略。田间试验表明SG小麦品系在40°C胁迫下千粒重提升达17.3%。

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