近日，我院许为钢院士团队在国际植物类中科院一区Top期刊《Plant Biotechnology Journal》（IF=11.2）， 以长文形式（Article）在线发表了题为“Somatic embryogenetic receptor kinase TaSERL2 regulates heat stress tolerance in wheat by influencing TaBZR2 protein stability and transcriptional activity”的最新研究成果。该成果揭示了TaSERL2-TaBZR2模块调控小麦高温耐受性的分子机制。为解析小麦高温耐受性分子机制提供了新的理论基础。

全球气候变暖所致的极端高温天气频发严重威胁粮食安全。小麦作为喜凉作物，其生长和发育极易受到高温的影响，尤其是在开花和灌浆期的高温会严重地造成小麦的减产。因此解析小麦高温耐受性的调控机制，是提高作物高温耐受性的重要手段，对于作物耐高温性状的遗传改良具有重要意义。BZR/BES基因作为油菜素内酯信号转导中的关键因子，在植物应答生物和非生物胁迫时发挥重要作用。我们的研究发现小麦中的TaBZR2基因与耐热呈显著正相关，并且高温能增强TaBZR2的核定位。通过对TaBZR2过表达株系和RNAi株系高温耐受性进行鉴定，我们发现TaBZR2正向调控小麦的耐热性。DAP-seq和RNA-seq联合分析表明B类热激转录因子TaHSFb2a和热激蛋白TaHSP21是TaBZR2的靶基因。TaBZR2通过结合到启动子中的E-box来抑制TaHSFb2a和促进TaHSP21的表达来调控小麦的高温耐受性。

互作分析表明，TaBZR2与TaSERL2 相互作用并被TaSERL2磷酸化，而47位丝氨酸则是TaSERL2磷酸化TaBZR2的主要位点。并且我们还发现过表达TaSERL2会削弱植物的高温胁迫耐受性并促进TaBZR2蛋白的降解，而沉默TaSERL2可以增强小麦的高温胁迫耐受性。此外，高温胁迫可以提高TaSERL2和TaBZR2蛋白的去磷酸化水平，增强TaBZR2蛋白的稳定性和转录活性。这一结论也在不同耐热品种中的TaBZR2的活性得以反映，如耐高温品种郑麦1860中高温处理后TaBZR2的稳定性更强也进一步验证了上述结果。

图1 TaSERL2-TaBZR2模块调控小麦耐高温分子机制解析。

这项工作揭示了TaSERL2和TaBZR2 蛋白在小麦耐高温胁迫性调节中的全新作用，对在气候变暖的情况下提高作物生产具有潜在意义。此外，该研究结果强调了TaSERL2-TaBZR2模块作为小麦对高温胁迫响应的关键调节因子的关键作用：通过降低 TaSERL2的磷酸化水平来增强 TaBZR2蛋白的稳定性和转录活性，从而影响植物的高温胁迫耐受性。这扩展了现有的高温胁迫反应模型，为小麦耐高温分子育种提供了理论依据。

图2 TaSERL2-TaBZR2模块调控小麦高温胁迫耐受性模型。

我院许为钢院士为论文的通讯作者。许为钢院士指导的郝向阳博士、中国农科院作科所于太飞助理研究员、河南省农科院彭超军副研究员为本论文共同第一作者，该研究得到了国家重点研发计划（2022YFD1200205、2023YFD1201004）、河南省省级科技研发计划联合基金（231100110100）、神农实验室“一流课题”（SN01-2022-01）等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70045