近日,国际园艺领域TOP期刊《Horticulture Research》(影响因子8.5,五年影响因子9.1)在线发表了扬州大学园艺园林学院冯立国教授团队题为“Engineering resilient roses: Molecular insights into biotic and abiotic stress adaptation”的综述论文,系统总结了玫瑰等蔷薇属植物生物与非生物胁迫适应性分子机制相关研究进展。

蔷薇属植物作为全球范围内广泛栽培的高价值经济植物,其生长发育和栽培常受到多种环境胁迫的严重影响。该文章系统梳理了蔷薇属植物应对生物胁迫(如黑斑病、灰霉病、白粉病和蚜虫)与非生物胁迫(如干旱、盐碱、高温和低温)的分子调控机制,并整合提出了当前通过分子育种技术培育高抗性蔷薇属植物品种的前沿策略(图1)。

图1. 蔷薇属植物对生物和非生物胁迫的响应及其适应性反应
文章详细解析了蔷薇属植物应对生物和非生物胁迫的分子基础:在转录层面,WRKY、NAC、MYB、AP2/ERF等关键转录因子家族构成了核心的调控枢纽;在蛋白质层面,磷酸化、泛素化等翻译后修饰精确调控着信号转导与蛋白功能(图2);在表观层面,DNA甲基化和组蛋白修饰 则通过建立“胁迫记忆”来增强植物的长期适应性(图3)。

图2. 磷酸化介导的调控机制增强蔷薇属植物的非生物胁迫耐受性

图3. DNA甲基化介导蔷薇属植物在温度和水分胁迫下的调控反应
文章进一步指出,现代生物技术为蔷薇属植物抗逆育种带来了革命性工具。全基因组关联分析(GWAS) 和分子标记辅助选择(MAS) 能够精准定位抗性相关基因位点,而病毒诱导的基因沉默(VIGS)和基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)则为快速验证基因功能和定向改良品种提供了强大手段。综合利用这些技术,有望在未来高效培育出兼具优异观赏性状、经济性状和综合抗逆性的新一代蔷薇属植物新品种。
我院博士研究生Hammad Hussain为第一作者,冯立国教授为论文通讯作者,魏国副教授为论文共同通讯作者,王建文副教授、徐勇副教授、白梦娟讲师和Hamza Sohail博士参与了相关工作。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省农业科技自主创新资金等项目的资助。