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炎炎夏日，人類可以躲進(jìn)空調(diào)房避暑，動(dòng)物能夠遷移到適宜的棲息地，而植物雖無法移動(dòng)，卻憑借自身獨(dú)特的智慧與策略，克服并適應(yīng)著各種極端環(huán)境。近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)校園藝學(xué)院汪松虎教授團(tuán)隊(duì)近日成功揭示了調(diào)控獼猴桃耐熱性遺傳機(jī)制，這一成果為獼猴桃耐熱性的遺傳改良以及耐熱新品種培育開辟了捷徑。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

獼猴桃富含維生素C等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，憑借此優(yōu)勢(shì)風(fēng)靡全球，被譽(yù)為“水果之王”。但在全球氣候變暖的大背景下，高溫脅迫已成為制約獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。作為典型的溫帶果樹，絕大多數(shù)獼猴桃品種對(duì)高溫較為敏感，常常出現(xiàn)葉片卷曲、光合受抑制以及果實(shí)品質(zhì)下降等問題。不過，野生種毛花獼猴桃中的部分株系卻展現(xiàn)出顯著的耐熱性，而這種表型差異背后的遺傳機(jī)制，長(zhǎng)期以來都未被揭曉。

為了探究其中奧秘，科研人員篩選出兩份耐熱性差異明顯的獼猴桃材料。研究發(fā)現(xiàn)，在耐熱性較好的材料中，編碼分子伴侶的基因不僅表達(dá)時(shí)間更早，表達(dá)量也更高。

為什么這兩份材料對(duì)熱脅迫的反應(yīng)在速度和程度上存在差異？其背后的遺傳基礎(chǔ)又是什么？

帶著這些核心問題，科研人員將這兩份材料進(jìn)行雜交，隨后對(duì)雜交后代植株的耐熱性表型與基因組上的DNA變異展開關(guān)聯(lián)分析。分析結(jié)果顯示，編碼葉綠體蛋白EGY3基因的上游存在一個(gè)自然變異。正是這個(gè)變異，使得EGY3基因在熱脅迫情況下能夠高表達(dá)，促使葉綠體產(chǎn)生過氧化氫。過氧化氫作為植物體內(nèi)重要的信號(hào)分子，能夠促進(jìn)分子伴侶蛋白的表達(dá)，進(jìn)而提高植物的耐熱性。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，多個(gè)不含有這一自然變異的獼猴桃品種，對(duì)熱脅迫都極為敏感；而含有該變異的品種，耐熱性則相對(duì)更強(qiáng)。最終，科研人員借助遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等技術(shù)手段，確認(rèn)了這個(gè)DNA變異就是調(diào)控獼猴桃耐熱性的關(guān)鍵遺傳密碼。

汪松虎表示：“這項(xiàng)成果不僅對(duì)獼猴桃的基礎(chǔ)理論研究有所助益，還能針對(duì)現(xiàn)有栽培品種的某個(gè)性狀進(jìn)行定向改良，加快新品種的培育進(jìn)程。”他還提到，對(duì)于那些不含該變異、對(duì)熱脅迫敏感的獼猴桃材料，可以通過噴施低濃度的過氧化氫來增強(qiáng)其耐熱性。

據(jù)悉，汪松虎團(tuán)隊(duì)自成立以來，始終圍繞獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)瓶頸，通過創(chuàng)新育種技術(shù)、深入探究植物逆境適應(yīng)機(jī)制，以科技創(chuàng)新助力獼猴桃產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)提質(zhì)升級(jí)。