Plant Stress | 安徽农业大学揭示大豆花药响应高温胁迫的分子基础

本研究背景是全球气候变化导致花期高温成为制约大豆产量的关键因素，常引起花粉育性下降与花药不开裂。研究目的是通过整合miRNA与mRNA数据，揭示大豆花药响应高温胁迫的分子机制。研究以前期鉴定的耐高温型大豆品种JD21和高温敏感型品种HD14为材料，通过高温处理与对照组花药组织小RNA测序发现，高温敏感品种中发生表达变化的DEMs数量更多，表明耐高温品种可能通过维持更稳定的miRNA调控网络来适应高温。通过联合分析小RNA与mRNA转录组数据，筛选出23个DEMs与43个靶基因形成49对负调控关系，这些靶基因富集于代谢过程、细胞过程、应激响应等生物学功能及卡尔文循环碳固定和碳代谢等通路。功能验证显示，过表达miR159e-5p、miR5037c和miR226-5p的拟南芥植株在高温胁迫下出现花药不开裂表型，其中miR159e-5p能显著抑制热激转录因子HSFA1s和热激蛋白HSPs的表达，从而负向调控植物的耐高温特性。研究结论是系统绘制了大豆花药响应高温胁迫的miRNA调控图谱，鉴定出miR159e-5p为负调控因子，初步揭示了其通过抑制HSFA1s-HSPs通路削弱耐高温性的机制，为大豆耐高温遗传改良和分子机制解析提供了理论基础。