不结球白菜是我国特色大宗叶菜，适宜在18–22℃冷凉环境生长。我国南方及海南等热带区域夏秋季高温高湿，叠加全球气候变暖影响，极端湿热天气频发，不仅抑制白菜正常生长，导致植株徒长、叶片老化、品质劣变，还易诱发病虫害，严重降低产量与商品价值，是制约热带地区夏季白菜规模化优质栽培的主要逆境瓶颈。
近日，Horticulture Research 在线发表了南京农业大学、南京农业大学三亚研究院联合上海市农业科学院题为CIRCADIAN CLOCK-ASSOCIATED 1 represses thermotolerance by inhibiting HEAT SHOCK FACTOR A2 expression in non heading Chinese cabbage的研究论文。该研究探明不结球白菜生物钟核心基因耐热调控分子通路，揭示了昼夜节律介导的高温应答新机制，为热带地区蔬菜耐热育种挖掘了关键基因资源，提供了重要理论支撑。
研究团队依托高精度时序转录组测序，设置23℃常温对照、43℃急性（1天）和长期（4天）高温处理，每4小时取样构建20个时序转录组文库，鉴定出13863个高温胁迫差异表达基因，厘清植株对长短时高温的阶段性应答规律：初期启动逆境感知、抗氧化防护等通路，长期则重塑代谢模式，启动叶片衰老程序以适应高温。为明确昼夜节律与高温胁迫的关联，团队基于60个样本、31280个有效基因开展WGCNA共表达网络分析，筛选出14个核心调控模块，证实昼夜节律调控网络与高温胁迫响应网络高度耦合。其中，生物钟核心基因 BcCCA1 与多数热激因子基因呈显著负相关，且耐热核心基因 BcHSFA2 的启动子区域含MYB结合位点，为 BcCCA1 的靶向调控提供了结构基础。通过酵母单杂交、凝胶迁移、双荧光素酶报告等实验，团队验证 BcCCA1 可直接结合 BcHSFA2 启动子的相关基序，显著抑制其转录表达。随后，研究人员创制 BcCCA1 过表达株系、敲除突变体及 BcHSFA2 瞬时过表达株系，证实 BcHSFA2 过表达可提升植株耐热性，BcCCA1 过表达则削弱耐热性，敲除后植株耐热性显著增强。该研究最终阐明了一条全新的蔬菜耐热调控通路：高温胁迫可抑制 BcCCA1 表达，解除其对 BcHSFA2 的转录抑制，进而激活植株抗氧化防护与逆境应答通路，显著提升不结球白菜耐热性，构建了昼夜节律介导的植物高温应答调控新模型。该研究打破传统耐热研究局限，探明不结球白菜不同时长高温胁迫下阶段性转录应答特征，首次发现 BcCCA1-BcHSFA2 昼夜节律耐热调控核心模块。既丰富完善了植物生物钟与非生物胁迫互作理论，为蔬菜耐热适应性研究开辟新方向，也为不结球白菜耐热分子育种、优良耐热品种选育提供重要基因资源与坚实理论依据。南京农业大学何盈博士、南京农业大学三亚研究院肖栋博士为论文共同第一作者，上海市农业科学院朱红芳研究员为通讯作者。该研究得到上海市农业科技创新项目、海南省教育厅项目等多项经费支持。文章链接：
https://doi.org/10.1093/hr/uhag033
