红提种质资源耐热性差异的遗传基础和调控机制被揭示

近日，中国科学院植物研究所研究员梁振昌团队和合作伙伴在《自然通信》上发表文章，揭示了红提种质资源耐热性差异的遗传基础和调控机制。

葡萄是世界上广泛种植的果树之一，具有重要的经济价值。随着全球气候变化的加剧和我国葡萄产业向南发展的逐步发展，高温胁迫已成为制约国内外葡萄产业可持续发展的瓶颈。目前，主要葡萄品种耐热性差，在高温下通常反映在促进花卉阻塞、叶片变薄、光合作用抑制、水果颜色偏差等方面。起源于中国南方的一些野生红色具有很强的耐热性，但经济特性较差。生产中急需培育耐热性强、质量好的新葡萄品种。目前，学术界还没有明确红色耐热性差异的遗传基础和监管机制，这在很大程度上制约了新品种的培育过程。

针对上述问题，中国科学院植物研究所红提与葡萄酒科学研发团队开展了一系列研究工作。在最新的研究中，他们利用积极遗传学和反向遗传学的结合来识别葡萄4染色体上的WRKY基因TTC4。葡萄受热胁迫后，该基因上升，可直接诱导热激蛋白基因HSP18.1和抗氧化酶基因APX3的表达，从而提高葡萄的耐热性。

研究人员发现，TTC4的第二个内容子可以调节TTC4的转录表达，其中单核苷酸多态性位点(SNP-C/T，7631)在调节中起着重要作用。T7631碱基的内含子活性明显高于C7631碱基;内含子的GTAC元件可以被负调节因素SPL13的特异性识别和结合，并抑制TTC4的转录表达;但当C7631碱基变异为T7631碱基时，该元件不能与SPL13结合，TTC4转录表达抑制被解除。对葡萄两个自然群体和两个杂交群体的验证分析表明，TTC4T/T和TTC4C/T基因型红提比TTC4C/C基因型红提具有更强的耐热性。

本研究不仅揭示了红提种质耐热性差异的重要遗传基础和调节机制，而且为分子标记的选择和基因编辑繁殖提供了关键目标，有望加快优质耐热葡萄新品种的培育过程。