近日，园艺学院设施农业生物与环境工程研究团队胡晓辉教授课题组在国际期刊《Plant, Cell & Environment》上发表了题为“SlMAPK3-SlWRKY5-SlGR1 module mediates thermotolerance response in tomato via transcriptional and post-translational mechanisms”的文章。该研究揭示了番茄中SlMAPK3-SlWRKY5-SlGR1模块通过转录和翻译后修饰机制协调植株生长与热胁迫响应的分子机制。
随着全球气候变化，极端高温天气频发，高温胁迫已成为影响农作物生长发育、产量和品质形成的重要非生物胁迫之一。为培育耐热新品种、发掘番茄响应热胁迫的关键基因，研究团队通过对番茄热胁迫后的转录组进行分析发现SlWRKY5受到高温强烈诱导。在番茄中对SlWRKY5进行过表达和敲除显示过表达SlWRKY5可正向调控番茄的耐热性，但会抑制植株生长。分析进一步显示，SlWRKY5能激活一系列热响应基因，尤其是结合SlGR1基因启动子上的W-box元件，正向调控谷胱甘肽还原酶基因SlGR1的表达，从而提高谷胱甘肽还原酶（GR）活性，增强番茄在高温胁迫下的活性氧（ROS）清除能力。
同时，研究发现SlWRKY5可与耐热负调控因子SlMAPK3相互作用，并被SlMAPK3磷酸化，使其自身活性被抑制，从而番茄得以正常生长。然而，热胁迫下SlMAPK3下调表达，减弱SlMAPK3介导的SlWRKY5磷酸化抑制作用，使番茄植株能够快速响应热胁迫。总体而言，SlMAPK3、SlWRKY5和SlGR1构成一个相互作用的复合模块，通过转录和翻译后调控机制，促进番茄对热胁迫的快速响应并维持其正常生长。该研究为耐热番茄品种的遗传改良提供了基因资源与理论基础。
园艺学院青年教师李国斌副教授为论文第一作者，园艺学院胡晓辉教授为论文通讯作者，园艺学院李建明教授和华中农业大学张俊红教授为研究提供指导。该研究获得中国博士后科学基金（2024M752634）、国家自然科学基金（32502688）和陕西省基础研究项目（2025JC-YBQN-258）资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/pce.70899
