本網(wǎng)訊 7月5日，我校園藝學(xué)院汪松虎課題組在《Nature Communications》上發(fā)表了題為“Natural variation of AcEGY3 mediates chloroplastic ROS homeostasis to confer kiwifruit thermotolerance”的研究論文。該研究發(fā)掘了首個(gè)調(diào)控獼猴桃耐熱性的自然變異，為提高獼猴桃耐熱性的遺傳改良提供重要的基因資源。
獼猴桃因富含維生素C等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而風(fēng)靡全球，被譽(yù)為“水果之王”。獼猴桃是一種喜溫濕，害怕高溫干旱的果樹(shù)。持續(xù)高溫可以導(dǎo)致獼猴桃果樹(shù)葉片萎蔫，甚至植株干枯致死，進(jìn)而影響獼猴桃果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，可以直接應(yīng)用于提高獼猴桃耐熱性雜交育種的基因資源非常匱乏，耐熱性相關(guān)的自然變異挖掘還未見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)將耐熱性存在顯著差異的兩份材料“MH-Z11”(野生毛花獼猴桃、對(duì)熱脅迫敏感)和“HY0809”（中華獼猴桃、相對(duì)耐熱）進(jìn)行雜交，構(gòu)建遺傳群體。對(duì)回交1代（BC1）群體單株進(jìn)行高溫脅迫下光合效率的測(cè)定，再利用BSA-seq介導(dǎo)的圖位克隆的方法，鑒定到了一個(gè)調(diào)控獼猴桃耐熱性的基因AcEGY3。該基因在兩份獼猴桃材料中的表達(dá)存在極顯著的差異，我們通過(guò)轉(zhuǎn)基因（過(guò)表達(dá)和RNA干涉）的方法證實(shí)該基因的差異表達(dá)是影響兩份材料耐熱性差異的主要因素。
本課題組前期對(duì)擬南芥的同源基因EGY3的研究發(fā)現(xiàn)，該基因編碼的蛋白定位葉綠體，可以通過(guò)調(diào)節(jié)葉綠體ROS的穩(wěn)態(tài)來(lái)調(diào)控?cái)M南芥對(duì)鹽脅迫的抗性，論文發(fā)表于《Cell Reports》（相關(guān)介紹請(qǐng)參閱https://mp.weixin.qq.com/s/jY_8kYaw1ZorMyk0qXwvKg）。本研究進(jìn)一步確認(rèn)了AcEGY3在獼猴桃中也具有類(lèi)似的功能，可以與獼猴桃AcCSD2蛋白互作，增強(qiáng)高溫脅迫下葉綠體H2O2的產(chǎn)生。葉綠體產(chǎn)生的H2O2可以釋放到細(xì)胞質(zhì)中誘導(dǎo)AcHSFA2-2形成多聚體，增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄活性，誘導(dǎo)下游HSF70-2和HSF20等基因的高表達(dá)，從而提高獼猴桃的耐熱性。
兩份材料中EGY3基因表達(dá)的巨大差異主要是由啟動(dòng)子區(qū)域的一個(gè)自然變異決定的。在HY0809的EGY3基因啟動(dòng)子區(qū)域中存在一個(gè)492bp的插入，包含一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子AcGATA1的結(jié)合位點(diǎn)，AcGATA1受熱脅迫誘導(dǎo)，可以于A(yíng)cHSFA2-2互作，顯著增強(qiáng)AcEGY3基因的表達(dá)。而這個(gè)自然變異在對(duì)熱脅迫敏感的MH-Z11中不存在，導(dǎo)致熱脅迫下EGY3基因表達(dá)量不足，從而致使其對(duì)熱脅迫敏感。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該變異在耐熱性較好的獼猴桃材料（如山梨獼猴桃等）中都存在，而在熱脅迫敏感的毛花和軟棗獼猴桃中不存在。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)某些毛花獼猴桃材料中也帶有該自然變異，帶有該變異的毛花材料要比不帶有該變異的毛花材料具有更強(qiáng)的耐熱性，進(jìn)一步說(shuō)明該變異與獼猴桃的耐熱性存在顯著的相關(guān)性?？傊?，本研究不僅解析了葉綠體ROS調(diào)控獼猴桃耐熱性的分子機(jī)制，而且發(fā)現(xiàn)的自然變異可以開(kāi)發(fā)成分子標(biāo)記，直接應(yīng)用于獼猴桃的雜交育種。
我校園藝學(xué)院已畢業(yè)博士生凌程程和楊俊為論文的共同第一作者，汪松虎教授為論文的通訊作者。園藝學(xué)院的劉永勝教授、唐維副教授、殷學(xué)仁教授、武漢植物園的李大衛(wèi)研究員、美國(guó)肯塔基大學(xué)的Jan Smalle教授和弗羅里達(dá)大學(xué)的霍合強(qiáng)（Heqaing Huo）教授對(duì)本研究的開(kāi)展給予了大力支持。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目和面上項(xiàng)目的資助。（文圖：汪松虎 初審：趙冠艷 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61593-5
