2024年6月21日，深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院胡章立教授團(tuán)隊(duì)在Cell Press合作伙伴期刊Plant Communications（中科院大類1區(qū)， IF=9.4）發(fā)表題為“Leveraging a new thermosensor for heat-smart future agriculture” 的Commentary文章，重點(diǎn)介紹最新發(fā)現(xiàn)的植物新型熱感受器“THERMO-WITH ABA-RESPONSE 1 (TWA1)”在熱應(yīng)激響應(yīng)中的調(diào)控機(jī)制與關(guān)鍵特性，以及其在未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)用中的重要性，系統(tǒng)總結(jié)了未來(lái)圍繞植物新型熱感受器研究需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
隨著氣候變化導(dǎo)致全球氣溫上升，農(nóng)作物越來(lái)越多地受到超過(guò)其最佳適應(yīng)溫度范圍的影響，從而導(dǎo)致熱應(yīng)激。熱應(yīng)激影響植物的許多形態(tài)生理、生化和分子機(jī)制，最終影響全球可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。Bohn 等人最近在植物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種新的熱感受器“THERMO-WITH ABA-RESPONSE 1 (TWA1)”。如圖所示，TWA1作為基因調(diào)節(jié)蛋白，通過(guò)改變脅迫感受基因的表達(dá)來(lái)調(diào)控植物對(duì)熱應(yīng)激的響應(yīng)。該研究最重要的發(fā)現(xiàn)是 TWA1 介導(dǎo)的響應(yīng)機(jī)制具有高度的溫度依賴特性。
圖1. TWA1溫度感受器調(diào)控機(jī)制的動(dòng)力學(xué)模型及其對(duì)農(nóng)業(yè)的潛在影響
不同物種間的TWA1蛋白無(wú)序區(qū)域的氨基酸序列具有高度的可變性，決定著 TWA1 活性的溫度閾值，因此，表現(xiàn)出不同的溫度敏感性。TWA1的溫度敏感性體現(xiàn)了其作為微調(diào)熱傳感器的重要作用，可以在臨界溫度閾值下激活保護(hù)反應(yīng)。這標(biāo)志著一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)：可以利用多種育種和生物技術(shù)工具，在農(nóng)作物中應(yīng)用 TWA1 感受器，將有助于設(shè)計(jì)未來(lái)“熱智慧型”作物，以保證炎熱氣候地區(qū)的糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。并為“熱智慧型”農(nóng)業(yè)帶來(lái)新的希望。
深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院博士后Ali Raza為該文第一作者，胡章立教授為論文的通訊作者。海南大學(xué)的Qamar U Zaman為論文共同作者參與部分工作。
基金資助包括：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2018YFA0902500）、國(guó)家自然科學(xué)基金（32273118）、深圳市可持續(xù)發(fā)展專項(xiàng)資金（KCXFZ20211020164013021）以及深圳大學(xué)2035卓越研究計(jì)劃項(xiàng)目（2022B010）等。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101007
