HsfA1a通过调控抗氧化能力及蛋白的修复和降解来提高番茄花粉耐热性

全球变暖导致极端天气频发，每年造成巨大的农业生产损失。植物花粉对温度变化尤别敏感，受到高温胁迫后易造成花粉萌发和花粉管伸长受阻、授粉受精不良，导致作物产量和品质下降。因此，了解花粉耐热性的调控机制对于减轻花粉胁迫损伤、创制耐高温种质十分重要。

热休克转录因子（Hsfs）在植物对非生物胁迫的反应中起关键作用，但Hsfs 调控花粉耐热性的机制及其特定的生物学功能和信号传导仍不清楚。在番茄（Solanum lycopersicum L.）中，HsfA1a 是响应热应激的主要调节剂，且不能被其他Hsfs所替代。

近日，Horticulture Research 在线发表了浙江大学周杰教授团队题为HsfA1a confers pollen thermotolerance through upregulating antioxidant capacity, protein repair, and degradation in Solanum lycopersicum L. 的研究文章。

作者创建了番茄 HsfA1a 过表达和敲除植物，以研究 HsfA1a 介导的花粉耐热机制。研究发现 HsfA1a 敲除损害了基于花粉活力和萌发的花粉耐受性，而过表达则增加了花粉高温抗性。我们进一步对转录组数据进行分析，发现 HsfA1a主要参与调节氧化应激保护、蛋白质稳态调节和蛋白质修饰的基因，以及热应激下花药对生物应激的反应。

同时，研究发现活性氧在 hsfA1a 突变体花药中的积累增强，而在 HsfA1a 过表达株系中则减少。并且 HsfA1a 可以和基因的启动子区域结合，调节这些基因在热胁迫下番茄花药中的表达，其中包括参与氧化还原调节的基因（Cu/Zn-SOD、GST8 和 MDAR1）、蛋白质修复相关基因（HSP17.6A、HSP70-2、HSP90-2 和 HSP101 ）和降解相关基因（UBP5、 UBP18、RPN10a 和 ATG10 ）。结果表明， HsfA1a 可以通过在热应激下保持氧化还原平衡和蛋白质稳态来维持花粉的耐热性和细胞稳态，最终提高花粉活力和生育力。

本研究系统阐明了 HsfA1a 调控番茄花粉耐热性的机制，为完善热休克反应（HSR）的调控网络和耐热性研究的潜在应用提供了重要信息。

浙江大学园艺系在读博士生谢冬玲为论文第一作者，周杰教授为通讯作者。研究受到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac163

转自：“园艺研究”微信公众号

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