综述：通过功能基因组学和精准育种构建辣椒的抗冷胁迫能力

《Plant Cell Reports》：Engineering cold stress resilience in capsicum annuum through functional genomics and precision breeding

　　

摘要

关键信息

本综述综合了辣椒抗寒性的分子机制，整合多组学数据、基因组编辑和精确育种策略，以加速抗寒品种的培育。

摘要

冷胁迫是影响辣椒（Capsicum annuum）生长、产量和果实质量的重要环境因素，它会损害膜完整性、光合作用和细胞氧化还原稳态。尽管辣椒具有多种内源冷响应调节因子（如 CaNAC035 和 CabHLH035）以及抗氧化防御系统，但由于关键调节因子的转录激活水平低、冷响应基因之间的功能冗余性以及抗寒性的多基因性，其抗寒性仍然有限。这些复杂性，加上低遗传多样性和连锁累赘，阻碍了通过常规育种改善抗寒品种。本综述汇总了近年来对辣椒冷胁迫感知、信号转导、转录调控、代谢重编程和植物激素相互作用分子机制理解的最新进展。精确育种 2.0 是一项新的创新，它结合了基于多组学的目标识别与下一代基因组编辑技术，允许对复杂且相互连接的调控网络进行精确和多重工程改造，而不是针对单个基因。我们涵盖了新的方法，如工程化改造 DREB/CBF 通路、等位基因特异性编辑以及针对负调控因子的靶向破坏，以增强参与冷响应的通路。此外，我们提出了一条路线图，整合转录组学、蛋白质组学、代谢组学、高通量表型组学和加速育种，以加速优异等位基因的鉴定、验证和部署，从而提高抗寒性。本综述通过将功能基因组学与精确基因组工程方法相结合，为在变化的环境条件下维持产量、开发气候韧性辣椒品种提供了基础。