番茄植株延迟茎分生组织成熟以实现热胁迫抗性

随着全球气温持续上升，极端热浪对农业生产力构成重大威胁。研究估计，每比工业化前水平高1°C，作物产量就会下降约6-8%。因此，植物抵御热胁迫的能力对于确保粮食安全至关重要，但其潜在的分子机制在很大程度上仍然难以捉摸

然而，现在，中国科学院遗传与发育生物学研究所（IGDB）徐曹教授团队领导的一项新研究揭示了一种适应性策略，该策略可能在气候变化加剧的情况下开发耐热作物品种的关键。具体而言，该研究揭示了一种新的机制，通过该机制，番茄植株通过茎尖干细胞的发育重编程积极缓解热应激并稳定产量

该研究于4月2日发表在《发育细胞》杂志上。

茎尖分生组织（SAM）中的干细胞对地上形态发生（植物在地上结构发育的过程）至关重要，并直接影响作物产量。然而，热应激会导致这些干细胞异常分化甚至坏死，导致发育缺陷、植物死亡和产量大幅下降。因此，了解SAM干细胞如何适应热应激对于推进栽培技术和培育更具弹性的作物品种至关重要

在他们的研究中，徐曹教授和他的团队发现了番茄植物中的一种关键分子适应机制。在热胁迫下，活性氧（ROS）积累并促进终花（TMF）的相分离，TMF是一种花阻遏物。这种修饰延长了TMF缩合物对花身份基因的转录抑制，有效地重新编程了SAM的发育。通过延迟芽成熟，植物延长了营养生长，使其能够避免在不利条件下过早的繁殖过渡

在早期营养生长期间，番茄植株会因热胁迫而进入休眠状态，暂时中止成熟程序。一旦温度恢复正常，发育就会恢复，确保稳定的产量。这种战略性暂停已被证明可以防止第一个特拉斯中34-63%的产量损失，突出了其在耐热性方面的重要作用

该研究提出，这种氧化还原控制的赌注对冲机制是固着植物的生存策略，使它们能够在不利条件下延迟开花，同时确保环境压力消退后的繁殖成功

研究人员强调，这一发现为开发具有环境响应性产量稳定性的气候智能型作物提供了一个新的概念框架。这项研究中确定的机械见解可以指导旨在提高气候变化中农业生产力的精准育种工作 More information: Xiaozhen Huang et al. ROS Burst Prolongs Transcriptional Condensation to Slow Shoot Apical Meristem Maturation and Achieve Heat-Stress Resilience in Tomato, Developmental Cell (2025). DOI: 10.1016/j.devcel.2025.03.007. www.cell.com/developmental-cel … 1534-5807(25)00154-6

Journal information: Developmental Cell