在黄进课题组每周的文献分享组会上由熊晋分享文献，该文章发表于Journal of Integrative Plant Biology（中科院一区Top，IF=9.3，第一作者：Guang-jing Ma，通讯作者：Hai-chun Jing、Liang Chen）。

研究背景：

气候变暖威胁牧草生产

高温胁迫对植物的生存和生产力有显著影响，过高的温度会引起热应激，触发叶绿素降解并破坏光合作用过程，导致活性氧(ROS)的积累，对植物生理和发育产生不利影响。

多年生黑麦草（Lolium perenne  L.）是一种广泛种植的冷季牧草和草坪草，对高温极为敏感，过高的温度会导致其叶片萎蔫、活性氧累积和蛋白质错误折叠，进而引发一系列热应激反应。这一系列反应由一类热激转录因子（Hsfs）介导，其中HsfA2亚型在其他植物中已被证实参与耐热调控，但其在黑麦草中的具体功能及分子机制尚未明确。因此，解析多年生黑麦草耐热分子机制成为研究重点，对培育耐热品种、保障牧草供应具有重要意义。

研究结果：

精确调控LpHsfA2表达增强多年生黑麦草耐热性

1.LpHsfA2的核心作用

不同高温（32℃、38℃、42℃）胁迫可造成黑麦草中相对含水量下降及电解质泄露，同时导致LpHsfA2 表达激增，且耐热品种表达量显著高于敏感品种。过表达LpHsfA2可大幅提升植株耐热性，而干扰LpHsfA2表达后植株死亡。

2.启动子单倍型决定耐热差异

通过克隆LpHsfA2 基因的启动子并鉴定到突变位点，并确认两种单倍型：Hap1（耐热型，75％耐热品种携带此单倍型）和Hap2（热敏型）。Hap1启动活性为Hap2的10倍，并与品种耐热表型直接相关。

3.下游调控网络

在热胁迫下，LpHsfA2过表达系中LpHSP18.2和LpAPX1的表达水平均较WT显著增加。通过酵母单杂交和电泳迁移率转移(EMSA)分析，验证LpHsfA2直接结合并激活热激蛋白基因LpHSP18.2（该基因的功能为防止蛋白错误折叠）和抗氧化基因LpAPX1（该基因功能为清除ROS）。

4.自我与交叉调控

LpHsfA2可结合自身启动子实现自我转录调控，同时LpHsfA4/LpHsfA5作为上游因子，直接激活LpHsfA2表达，形成级联放大通路。

5.LpHsfA4独立功能

过表达LpHsfA4同样增强耐热性，且直接调控LpHSP18.2和LpAPX1，与LpHsfA2在耐热调控方面表现为协同作用。

图1. LpHsfA2介导的耐热性模型

对课题组的启示

该研究首次在黑麦草中揭示HsfA2-HSP/APX分子模块的级联调控网络，创新性发现HsfA2自我调控机制，为耐热牧草分子设计育种提供靶点。

对课题组的启示包括：

①分子机制的系统化研究：在研究盐/干旱胁迫时，可同时筛选上游感应因子、核心转录因子以及下游效应基因，构建“调控轴”而非独立基因功能验证；

② 调控元件的GWAS定位与种质资源分析：基于多种质资源及收集胁迫梯度下种质资源，结合GWAS筛选启动子/增强子变异，定位调控元件；

③多样性的分子调控机制：HsfA家族的自我/交叉调控模式可能广泛存在于作物中，为小麦、水稻等耐热研究提供参考。