湖南农业大学邹学校院士团队青年教师第一作者在一区Top期刊发表论文,提出蔬菜耐热育种六大前沿策略

在全球气候变暖日益严峻的当下，极端高温已演变为威胁蔬菜安全生产与稳定供给的关键非生物胁迫因素。由于蔬菜作物普遍具有组织柔嫩、生育周期短以及对温度变化高度敏感等生理特性，一旦遭遇高温胁迫，极易引发生长发育停滞、花粉败育、结实率降低以及品质劣变等一系列问题，从而严重制约其产量潜力和营养价值。因此，深入剖析蔬菜作物响应高温胁迫的分子机理，并据此开发高效的育种策略以增强其耐热性，对于保障全球蔬菜产业的可持续发展和营养安全具有深远的战略意义。

针对这一紧迫议题，湖南农业大学园艺学院邹学校院士团队近日在《Horticulture Research》上发表了一篇题为“Molecular Mechanisms and Breeding Strategies for Heat Tolerance in Vegetable Crops under Global Warming”的综述论文。该研究不仅全面梳理了高温对蔬菜作物全生育周期的多维影响，系统揭示了其耐热性的复杂分子调控网络，还整合提出了六项前沿育种策略，为未来耐热蔬菜品种的选育构建了清晰的理论框架与技术路径。

文章首先系统阐述了高温对蔬菜从种子萌发、营养生长到开花结实等关键阶段的负面效应，并强调了不同蔬菜物种间热敏感阈值的显著差异。在生理层面，高温胁迫会导致光合系统受损、气孔导度降低、呼吸代谢异常、膜系统稳定性丧失以及水分代谢紊乱。而在分子机制层面，该综述深入解析了蔬菜应对高温的多层次、网络化调控体系：以热激转录因子（HSFs）为核心指挥中枢，协同WRKY、NAC、MYB、bZIP等多个转录因子家族形成复杂的级联调控模块，进而启动热防御基因的表达；分子伴侣系统（如HSP70、HSP90、sHSP）则作为关键执行者，通过维持蛋白质稳态、修复变性蛋白及缓解内质网应激等途径守护细胞完整性。在信号转导方面，Ca²⁺-ROS信号环路充当快速响应的信使，与MAPK激酶级联以及脱落酸、油菜素内酯、茉莉酸、水杨酸等多种激素信号网络进行精密的交叉对话，从而整合并放大热胁迫信号。此外，表观遗传调控机制（涵盖DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑）以及非编码RNA（如miRNA、lncRNA）在动态调节基因表达、建立热胁迫记忆乃至实现跨代耐性中发挥着日益关键的作用。尤为引人注目的是，新兴的生物分子相分离机制（例如ELF3、TWA1等蛋白通过液 - 液相分离感知温度）为理解植物如何将物理温度信号转化为生物学响应提供了全新的视角。

基于对上述机制的深度解析，该论文前瞻性地构建了一套从理论到实践的综合性育种策略体系。首先，借助泛基因组与高通量组学技术，系统挖掘蔬菜种质资源中蕴藏的自然耐热变异与优异等位基因，为育种提供源头活水；其次，积极部署CRISPR/Cas介导的基因组编辑、碱基编辑及启动子工程等前沿生物技术，以实现关键耐热基因的精准定向改良；第三，面对气候变化下多种胁迫并发的现实，育种目标应从单一耐热性转向多重胁迫协同抗性，重点瞄准不同胁迫交汇的“核心应答通路”进行设计；第四，探索利用表观遗传记忆的可遗传特性，通过调控染色质状态，创制具有先天韧性优势的品种；第五，创新性地提出气候响应型源 - 库碳优化策略，通过工程化改造光合产物转运关键基因（如细胞壁转化酶LIN5）的调控元件，动态协调高温下的碳同化与分配效率，从而稳定产量。最后，文章还建议将外源植物生长调节剂（如激素）与纳米材料的合理应用作为重要的田间管理辅助手段，通过调控内源激素平衡与抗氧化系统，快速提升植株在热浪期间的生理耐受性。

这篇综述不仅构建了蔬菜耐热性的多层次分子调控图谱，更首次系统提出了从基因挖掘到田间应用的“分子—生理—育种—管理”一体化解决方案，为应对全球变暖背景下的蔬菜安全生产与可持续发展提供了重要的理论蓝图与创新技术工具箱。

该论文由湖南农业大学园艺学院青年教师李焱龙担任第一作者，邹学校院士、杨莎副教授和刘峰教授为共同通讯作者。值得一提的是，李焱龙博士近五年来在植物生殖发育与高温环境互作领域取得了一系列重要进展，相关成果以第一作者身份相继发表于《Advanced Science》、《Horticulture Research》、《Science China Life Sciences》、《Plant Communications》、《Plant Physiology》等国内外知名学术期刊。这些系统性工作不仅为深入理解高温胁迫响应机制积累了坚实的理论与数据基础，也为本综述的撰写提供了强有力的支撑。