植物感应温度的机制

2023年2月，德国学者Sandra M. Kerbler等在Anual Review of Plant Biology上发表了题为“Temperature Sensing in Plants”的文章，以模式植物拟南芥作为例子综述了植物的主要温度感应途径，讨论了植物的温度感应机制，对培育气候适应型作物方面起重要作用。

doi : 10.1146/annurev-arplant-102820-102235

关键词: 拟南芥, 高温胁迫, 低温胁迫, 热形态建成

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植物温度感应途径

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为抵抗低温胁迫，许多植物都具有延迟开花直至经历长时间寒冷期的能力，这种能力被称为春化作用。FRI和FLC是调控拟南芥春化作用的两个关键基因。

图1. 拟南芥的春化作用响应途径

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植物通常会遇到两种形式的低温胁迫：冷害(0-15°C)和冻害(0°C以下)。长期暴露在低温胁迫的植物能获得一定的耐寒性(DREs)，CBF1–CBF3对拟南芥抵抗低温起到重要作用。

图2. 植物的低温胁迫响应机制

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热形态建成(Thermomorphogenesis)是指植物感应环境温度变化而发生形态改变，包括茎和下胚轴伸长，叶片变薄等。热形态建成有利于植物降低自身温度，更好地适应高温环境。

图3. 植物的热形态建成响应机制

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当植物的环境温度高于最适生长温度时被视为高温胁迫。热激转录因子(HSFs)通过保护植物细胞完整、清除植物体内氧化物的方式提高植物耐热性，帮助植物抵抗高温胁迫。

图4. 植物的高温胁迫响应机制

此研究综述了模式植物拟南芥的温度感知和响应途径，整合了广泛的植物细胞温度感应过程分析各细胞器感应温度的能力，绘制出植物温度感应机制模型，对植物温度逆境生理研究提供了方向。

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