近日，生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院沈應柏教授團隊在International Journal of Biological Macromolecules（一區，TOP期刊，IF=8.2）上發(fā)表了題為“Early signaling enhance heat tolerance in Arabidopsis through modulating jasmonic acid synthesis mediated by HSFA2”的研究論文。

全球變暖會(huì )導致極端氣候事件的發(fā)生，極端溫度和熱浪頻率、范圍和強度的增加都會(huì )造成糧食產(chǎn)量的巨大損失。研究植物細胞面臨高溫時(shí)如何感知和識別熱信號，從而激活各種熱防御反應的分子機理具有重要的科學(xué)意義。該研究揭示了從植物響應熱脅迫的早期信號開(kāi)始到最后茉莉酸（JA）合成提高植物耐熱性的完整通路。

植物遭受熱脅迫時(shí)，首先被質(zhì)膜外向K+通道感知，將細胞內的K+轉運至細胞外，進(jìn)而激活質(zhì)膜NADPH氧化酶RBOHD造成ROS的迸發(fā)，再激活質(zhì)膜H+-ATPase通過(guò)消耗ATP將細胞質(zhì)中的H+排出，引起質(zhì)膜超極化激活內向鈣離子通道，為下游Ca²⁺流入胞質(zhì)提供質(zhì)子驅動(dòng)力，[Ca²⁺]cyt的增加則由胞外Ca²⁺進(jìn)入胞質(zhì)和胞內Ca²⁺的動(dòng)員和再分配共同完成，反過(guò)來(lái)，Ca²⁺也會(huì )調節ROS爆發(fā)，啟動(dòng)下一輪早期信號事件。鈣信號作為第二信使，可與CAM1和CAM3結合并可能通過(guò)某種方式影響HSFA2基因的表達。HSFA2作為響應熱脅迫的關(guān)鍵轉錄因子，調控JA合成途徑關(guān)鍵酶LOX3、OPR3基因表達，促進(jìn)JA的合成，降低植物的葉片相對電導率，提高相對含水量和葉綠素含量，從而增強擬南芥的耐熱性。

這些結果構建了植物感知高溫環(huán)境的早期信號網(wǎng)絡(luò )，進(jìn)一步完善了植物耐高溫的分子機制，有助于通過(guò)分子標記，基因編輯等手段輔助育種開(kāi)發(fā)耐高溫作物。

生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院沈應柏教授為該論文通訊作者，郭洙鵑博士為該論文第一作者，左沂鑫碩士為共同第一作者。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.131256