2024年6月21日,深圳大学生命与海洋科学学院胡章立教授团队在Cell Press合作伙伴期刊Plant Communications(中科院大类1区, IF=9.4)发表题为“Leveraging a new thermosensor for heat-smart future agriculture” 的Commentary文章,重点介绍最新发现的植物新型热感受器“THERMO-WITH ABA-RESPONSE 1 (TWA1)”在热应激响应中的调控机制与关键特性,以及其在未来农业发展应用中的重要性,系统总结了未来围绕植物新型热感受器研究需解决的关键问题。
随着气候变化导致全球气温上升,农作物越来越多地受到超过其最佳适应温度范围的影响,从而导致热应激。热应激影响植物的许多形态生理、生化和分子机制,最终影响全球可持续农业生产。Bohn 等人最近在植物细胞中发现了一种新的热感受器“THERMO-WITH ABA-RESPONSE 1 (TWA1)”。如图所示,TWA1作为基因调节蛋白,通过改变胁迫感受基因的表达来调控植物对热应激的响应。该研究最重要的发现是 TWA1 介导的响应机制具有高度的温度依赖特性。
图1. TWA1温度感受器调控机制的动力学模型及其对农业的潜在影响
不同物种间的TWA1蛋白无序区域的氨基酸序列具有高度的可变性,决定着 TWA1 活性的温度阈值,因此,表现出不同的温度敏感性。TWA1的温度敏感性体现了其作为微调热传感器的重要作用,可以在临界温度阈值下激活保护反应。这标志着一项重大发现:可以利用多种育种和生物技术工具,在农作物中应用 TWA1 感受器,将有助于设计未来“热智慧型”作物,以保证炎热气候地区的粮食安全和农业可持续发展。并为“热智慧型”农业带来新的希望。
深圳大学生命与海洋科学学院博士后Ali Raza为该文第一作者,胡章立教授为论文的通讯作者。海南大学的Qamar U Zaman为论文共同作者参与部分工作。
基金资助包括:国家重点研发计划项目(2018YFA0902500)、国家自然科学基金(32273118)、深圳市可持续发展专项资金(KCXFZ20211020164013021)以及深圳大学2035卓越研究计划项目(2022B010)等。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.xplc.2024.101007