余楚英 尹延旭 王飛 李 寧 高升華 Juntawong Niran 吳君焦春海姚明華1，*

（1 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，湖北武漢 430064；2 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北武漢 430064；3 蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新與遺傳改良湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430064；4 泰國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，泰國(guó)曼谷 10900；5 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430070）

隨著溫室效應(yīng)的加劇，全球氣溫不斷升高，整個(gè)種植業(yè)面臨著熱脅迫的威脅，對(duì)可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)（Iba，2002；Tubiello et al.，2007；Schiermeier，2018）。茄果類蔬菜是我國(guó)蔬菜生產(chǎn)中最重要的果菜類之一，主要包括番茄、辣椒和茄子等，具有喜溫但對(duì)溫度較為敏感的特性，果實(shí)營(yíng)養(yǎng)豐富，適應(yīng)性較強(qiáng)，全國(guó)各地普遍栽培，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中占有重要地位。晚春及夏季保護(hù)地種植、秋延遲設(shè)施栽培中茄果類蔬菜常面臨著熱脅迫的威脅，當(dāng)溫度高于35 ℃時(shí)，會(huì)擾亂植株細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)、損害植物細(xì)胞膜、產(chǎn)生過(guò)量的活性氧（ROS）及代謝紊亂等，出現(xiàn)一系列不正常的生長(zhǎng)發(fā)育現(xiàn)象，妨礙產(chǎn)量和品質(zhì)的提升。為了有效防止茄果類蔬菜高溫障礙的發(fā)生，對(duì)其熱脅迫下生理生化機(jī)制與應(yīng)答調(diào)控途徑和耐熱性分子機(jī)理的研究勢(shì)在必行，為通過(guò)常規(guī)育種結(jié)合生物技術(shù)加快耐熱品種的選育及改良高溫下種植模式提供理論依據(jù)和參考。

1 熱脅迫對(duì)茄果類蔬菜的影響

根據(jù)脅迫強(qiáng)度和脅迫時(shí)間兩方面共同作用將熱脅迫傷害分為兩個(gè)基本類型：第一種類型是長(zhǎng)期處于稍高于適宜溫度條件下的熱脅迫，對(duì)植物造成的傷害多為間接的，擾亂植物的代謝平衡，受害進(jìn)程緩慢，但隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，傷害程度也會(huì)越發(fā)嚴(yán)重，引起植物蒸騰失水、光合速率下降、代謝異常等，影響植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育；第二種類型是短期處于致死高溫條件下的熱脅迫，直接影響細(xì)胞的結(jié)構(gòu)，蛋白變性、脂類移動(dòng)等，導(dǎo)致質(zhì)膜結(jié)構(gòu)遭到破壞，呈現(xiàn)出特定細(xì)胞或組織的程序性死亡。兩種類型的熱脅迫均可導(dǎo)致葉片脫落、花和果實(shí)敗育，甚至整個(gè)植株的死亡。茄果類蔬菜為喜溫作物，最適宜的生長(zhǎng)發(fā)育溫度為20～30 ℃，一旦溫度超過(guò)35 ℃，其整個(gè)生長(zhǎng)階段就會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的高溫傷害癥狀，對(duì)植物形態(tài)、生理生化代謝過(guò)程等各個(gè)方面造成不利影響（Belehradek，1957）。

1.1 對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響

溫度是種子萌發(fā)的主要因素之一，過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響種子活力，導(dǎo)致發(fā)芽和出苗不良。金春燕（2011）在研究熱脅迫下番茄種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，高溫導(dǎo)致種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著降低，對(duì)種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用，溫度越高，抑制程度越明顯，37 ℃下完全抑制種子的萌發(fā)。在辣椒的研究中也得到相似的結(jié)果，40 ℃極端高溫下，發(fā)芽能力及生長(zhǎng)速率均受到嚴(yán)重抑制，但因各品種耐熱性不同表現(xiàn)出明顯的差異（楊寅桂 等，2014）。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，熱脅迫引起茄果類蔬菜不同程度的生長(zhǎng)障礙，植株幼苗徒長(zhǎng)、新葉失水黃化、生長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)?、莖葉出現(xiàn)日灼、根系生長(zhǎng)受阻、植株早衰和花芽分化延遲等（賈志銀 等，2010）。雖然所有的植物組織在整個(gè)生長(zhǎng)和發(fā)育階段都易受到熱脅迫的影響，但生殖組織是最敏感的，開(kāi)花期溫度稍微升高就會(huì)導(dǎo)致茄果類蔬菜的花粉數(shù)目減少、結(jié)構(gòu)異常、活力下降、萌發(fā)率低及花粉管畸形和伸長(zhǎng)受阻等現(xiàn)象，引起授粉受精不良和落花落果、畸形果形成及種子發(fā)育不良，造成產(chǎn)量銳減和品質(zhì)下降（彭真，2012；王燕，2015）。最近研究表明，熱脅迫下栽培番茄柱頭外露的原因是高溫引起雄蕊比雌蕊更嚴(yán)重的縮短所致，阻礙了授粉并導(dǎo)致坐果失敗，從而減產(chǎn)，與在野生番茄中觀察到的柱頭外露不同（Pan et al.，2019a）。

1.2 對(duì)生理生化的影響

1.2.1 對(duì)抗氧化系統(tǒng)的影響 當(dāng)植物遭受高溫脅迫時(shí)，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激的單線態(tài)氧（1O2）、超氧陰離子自由基（O2·-）、過(guò)氧化氫（H2O2）和羥自由基（OH·）等活性氧（ROS）的積累，主要產(chǎn)生于葉綠體、過(guò)氧化物酶體、線粒體和質(zhì)外體中（Rogers &Munne-Bosch，2016）。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生和清除的平衡遭到破壞時(shí)，積累的自由基將通過(guò)膜脂過(guò)氧化和蛋白質(zhì)變性破壞細(xì)胞膜穩(wěn)定性來(lái)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激。丙二醛（MDA）為膜脂過(guò)氧化的主要產(chǎn)物之一，對(duì)生物膜結(jié)構(gòu)和功能造成嚴(yán)重?fù)p傷，引起細(xì)胞膜系統(tǒng)的紊亂，質(zhì)膜透性改變，胞內(nèi)電解質(zhì)滲透率增加（張冉 等，2017）。何鐵光等（2013）研究辣椒耐熱的生理生化機(jī)制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著熱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，不同耐熱性材料的相對(duì)電導(dǎo)率、丙二醛含量會(huì)逐漸增加，熱敏材料增幅高于耐熱材料。為了抵抗活性氧傷害，植物體內(nèi)存在清除活性氧的酶促和非酶促兩大防御系統(tǒng)，使植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除處于動(dòng)態(tài)平衡。其中酶促系統(tǒng)主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）、抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX）、谷胱甘肽還原酶（GR）以及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPX）等。此外，抗壞血酸（ASA）、谷胱甘肽（GSH）、類胡蘿卜素及酚類物質(zhì)等也參與清除植物體內(nèi)ROS 的過(guò)程。熱脅迫初期，茄子幼苗葉片中SOD、CAT、APX 的活性均顯著降低，不耐熱品種的SOD 和CAT 活性降低幅度大于耐熱品種；解除脅迫之后，耐熱品種回升幅度大于不耐熱品種。說(shuō)明高溫脅迫在一定程度上破壞了茄子的抗氧化系統(tǒng)且對(duì)不同品種茄子幼苗影響不同，耐熱品種在處理初期下降幅度較低，恢復(fù)速度較快，因而有利于過(guò)剩活性氧的清除（徐春香，2013）。而馬寶鵬等（2013）在辣椒中的研究發(fā)現(xiàn)，高溫脅迫下SOD 和POD 活性呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，但在耐熱品系中酶活性均顯著高于熱敏品系，說(shuō)明辣椒在受到熱脅迫時(shí)，耐熱品系能夠通過(guò)迅速提高SOD 和POD 活性來(lái)降低活性氧對(duì)細(xì)胞膜的傷害，但若脅迫超過(guò)一定限度，保護(hù)酶系統(tǒng)遭到破壞，其活性就會(huì)下降，但耐熱品系的酶系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。因此，熱脅迫下茄果類蔬菜中的ROS 動(dòng)態(tài)平衡涉及一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控，其機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

1.2.2 對(duì)光合作用、蒸騰作用的影響 光合作用是植物中最熱敏感的生理過(guò)程之一，極易受到熱脅迫的抑制，幾乎影響所有的光合作用過(guò)程，包括光系統(tǒng)Ⅱ（PS Ⅱ）、光系統(tǒng)Ⅰ、電子傳遞鏈、ATP合成和碳固定（Mathur et al.，2014；Wang et al.，2018）。高等植物葉綠體中有光系統(tǒng)Ⅰ、光系統(tǒng)Ⅱ和一系列電子傳遞體，而葉綠體是對(duì)熱脅迫最敏感的細(xì)胞器之一，葉綠體中基質(zhì)的碳代謝和類囊體片層中的光化學(xué)反應(yīng)被認(rèn)為是高溫超導(dǎo)損傷的主要部位。通過(guò)觀察熱脅迫下茄子葉綠體超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)葉肉細(xì)胞和葉綠體均發(fā)生膨大；葉綠體淀粉顆粒減少；類囊體片層均出現(xiàn)膨脹松散，但解體時(shí)間卻比葉綠體被膜晚；葉綠體解體的時(shí)間早于線粒體。相比之下，熱敏品系較耐熱品系葉肉細(xì)胞更早出現(xiàn)部分細(xì)胞質(zhì)壁分離、葉綠體彎曲或膨大變形現(xiàn)象并出現(xiàn)內(nèi)部脂質(zhì)小球，說(shuō)明耐熱品系膜的熱穩(wěn)定性較熱敏品系高（李艷艷 等，2018）。光合作用會(huì)隨著熱脅迫下葉綠體結(jié)構(gòu)的損傷而受到影響，35 ℃晝間亞高溫條件下，番茄葉片葉綠素含量下降、葉綠體膜受損、基粒數(shù)減少、基粒片層結(jié)構(gòu)狀態(tài)變差等，導(dǎo)致凈光合速率（Pn）降低（張潔和李天來(lái)，2005）。而在41 ℃/36 ℃（晝/夜）超高溫脅迫初期，茄子葉片葉綠素a（Chla）含量、葉綠素b（Chlb）含量、葉綠素總量和總類胡蘿卜素（Caro）含量與PS Ⅱ光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、光合電子傳遞量子效率（ΦPS Ⅱ）和非循環(huán)電子傳遞速率（ETR）均表現(xiàn)出降低的趨勢(shì)，熱敏品種下降幅度大于耐熱品種，說(shuō)明熱脅迫后茄子幼苗葉片色素含量降低，PS Ⅱ活性受到抑制，熱敏品種受傷害程度大于耐熱品種且光能分配于光合作用的比例較低（徐春香，2013）。除凈光合效率和光系統(tǒng)活性下降外，ROS 大量積累，嚴(yán)重情況下造成D1 蛋白和天線色素破壞，從而降低了植物吸收和利用光能和固碳的能力（Lu et al.，2017；Pan et al.，2018）。

植物在熱脅迫下維持葉片氣體交換和CO2同化率的能力與耐熱性直接相關(guān)，高溫顯著影響葉片水分狀況、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2濃度（Ci）（Greer &Weedon，2012）。研究表明熱脅迫能引起植株葉片的凈光合速率持續(xù)下降，其原因根據(jù)脅迫強(qiáng)度和脅迫持續(xù)時(shí)間的不同分為氣孔因素和非氣孔因素。潘寶貴等（2006）發(fā)現(xiàn)40 ℃高溫脅迫下辣椒葉片中Gs 和蒸騰速率（Tr）下降，Ci 上升，12 h 后氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率有回升趨勢(shì)，而Ci 基本維持不變，說(shuō)明在40 ℃高溫脅迫下辣椒的光合抑制是由非氣孔因素造成的。吳韓英等（2001）發(fā)現(xiàn)中度熱脅迫下Pn 隨Ci 的下降而下降，而在重度熱脅迫下，Pn 明顯下降，但Ci 變化不大或有所增加，表明在嚴(yán)重的高溫脅迫下光合抑制主要是由非氣孔限制引起的，而在脅迫較輕時(shí)，可能主要是通過(guò)氣孔限制。

高溫下葉片中發(fā)生一系列變化，熱脅迫初期，植物蒸騰速率加快，以利于降低葉片溫度，緩解熱脅迫帶來(lái)的傷害。但隨著高溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，劇烈的蒸騰作用會(huì)使植物因缺水而受害，導(dǎo)致體內(nèi)水分失衡，出現(xiàn)萎蔫甚至死亡。張志忠（2001）的研究表明，高溫脅迫下蒸騰作用加劇，耐熱品種上升較慢；葉片含水量下降，但耐熱品種下降幅度較小，且有較高的束縛水/自由水比值，同時(shí)驗(yàn)證表明脯氨酸使耐熱品種在高溫下具有較強(qiáng)的持水力，有利于保持細(xì)胞原生質(zhì)膠體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及各種代謝的正常進(jìn)行。

1.2.3 對(duì)代謝作用的影響 Aloni 等（2001）研究表明熱脅迫下可能由于花粉的代謝減慢導(dǎo)致辣椒植株的花粉粒中蔗糖和淀粉含量較高。通過(guò)增加花粉粒的同化利用率提高的CO2濃度，可以減輕對(duì)蔗糖和淀粉代謝的抑制作用，從而增加它們?cè)诟邷孛{迫下對(duì)花粉萌發(fā)的利用率。高溫下茄子花青苷生物合成途徑中的大部分基因被誘導(dǎo)且下調(diào)表達(dá)，導(dǎo)致花色苷積累減少（Zhang et al.，2019a）。Kuo 等（1986）研究發(fā)現(xiàn)，高溫下番茄花藥和雌蕊內(nèi)的脯氨酸水平要比正常溫度下低，而葉片的脯氨酸水平卻在高溫下有所增加，并進(jìn)一步證明高溫下坐果率與葉片內(nèi)脯氨酸濃度呈負(fù)相關(guān)，花粉的萌發(fā)率與花粉中脯氨酸濃度呈正相關(guān)；高溫下花粉中高濃度的脯氨酸能促進(jìn)花粉的正常生長(zhǎng)，提高萌發(fā)的花粉對(duì)高溫的耐受能力。

2 茄果類蔬菜耐熱性鑒定方法

精準(zhǔn)鑒定茄果類蔬菜的耐熱性表型，可以準(zhǔn)確地篩選出耐熱性強(qiáng)的優(yōu)異資源，為耐熱品種選育提供可靠的抗源；為耐熱性QTL 的分析提供精確的表型數(shù)據(jù)；為茄果類蔬菜應(yīng)答熱脅迫的調(diào)控機(jī)理研究提供脅迫過(guò)程中植物應(yīng)答表型，也可以明確耐熱性與其他生理生化指標(biāo)的相關(guān)性。許多研究使用各種參數(shù)評(píng)估茄果類蔬菜的耐熱性，例如表型指數(shù)、生理和生化應(yīng)激指數(shù)等（Zhou et al.，2019）。表型指數(shù)可直接反映熱害損傷程度，針對(duì)種子進(jìn)行耐熱性鑒定的直接指標(biāo)有熱脅迫下的相對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽速率指數(shù)和生長(zhǎng)速率等（楊寅桂 等，2014）；苗期耐熱性相關(guān)的直接形態(tài)鑒定指標(biāo)主要為生長(zhǎng)指標(biāo)（生長(zhǎng)速度、株高、莖粗、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量、干物質(zhì)積累等）和熱害指數(shù)（萎蔫等級(jí)），其中熱害指數(shù)（HII）為高溫脅迫下幼苗熱損傷程度的首選指標(biāo)（馬寶鵬 等，2013）；生殖生長(zhǎng)類指標(biāo)主要針對(duì)花和果實(shí)，如花粉生活力、花粉萌發(fā)率、花粉管生長(zhǎng)速度、坐果率、單果種子數(shù)、果長(zhǎng)、果肩寬及單果質(zhì)量等（楊寅桂 等，2014）。

而高溫脅迫下生理生化指標(biāo)變化快于形態(tài)指標(biāo)變化，可用來(lái)鑒別茄果類蔬菜耐熱性，作為選育耐熱品種的重要指標(biāo)。例如，膜損傷是熱害的主要癥狀，相對(duì)電導(dǎo)率（REC）是衡量細(xì)胞膜透性的重要指標(biāo)，所以REC 可用于評(píng)估耐熱性（張冉 等，2017）；高溫脅迫導(dǎo)致葉綠素生物合成受到抑制，葉綠素含量（CC）可作為高溫脅迫有效的評(píng)估指標(biāo)（Berova et al.，2008）；光系統(tǒng)Ⅱ（PS Ⅱ）是電子傳輸鏈中最不耐熱的成分，高溫脅迫下PS Ⅱ活性的抑制導(dǎo)致可變性葉綠素?zé)晒庖约肮庀到y(tǒng)Ⅱ的最大光化學(xué)量子效率（Fv/Fm）減少，是高溫脅迫下最敏感的植物葉綠素?zé)晒鈪?shù)之一，可用于耐熱性評(píng)估（Poudyal et al.，2018）。綜合前人研究得到可用于耐熱性鑒定的相關(guān)指標(biāo)有：脅迫類指標(biāo)，如葉片丙二醛含量、電解質(zhì)滲漏率、熱致死時(shí)間等；保護(hù)類指標(biāo)，如抗氧化酶（SOD、CAT、APX和POD 等）活性、抗氧化物質(zhì)含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量等；光合作用類指標(biāo)，如凈光合速率、葉綠素含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)等（潘寶貴 等，2006），單一指標(biāo)很難全面反映茄果類蔬菜的耐熱性，需從多方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3 茄果類蔬菜應(yīng)答熱脅迫的分子機(jī)制

3.1 熱脅迫信號(hào)傳導(dǎo)

熱信號(hào)的感知和傳導(dǎo)是植物抗逆性的重要環(huán)節(jié)，啟動(dòng)內(nèi)向鈣通量的質(zhì)膜通道、細(xì)胞核中的組蛋白傳感器及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和胞漿中的2 個(gè)未折疊蛋白傳感器參與觸發(fā)熱應(yīng)激響應(yīng)（Mittler et al.，2012）。熱激應(yīng)答過(guò)程中涉及多個(gè)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，其中包括蛋白激酶〔如鈣依賴蛋白激酶（CDPKs）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK/MPKs）〕、信號(hào)分子（如ROS）及植物激素等，與轉(zhuǎn)錄因子一起激活應(yīng)激響應(yīng)基因。

在植物中，鈣依賴蛋白激酶、絲裂原活化蛋白激酶、受體激酶等主要作用于將細(xì)胞外刺激傳遞至細(xì)胞內(nèi)響應(yīng)來(lái)介導(dǎo)各種細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)途徑，在各種逆境下積極調(diào)節(jié)基因表達(dá)和蛋白質(zhì)功能，最終適應(yīng)環(huán)境脅迫（Sangwan et al.，2002；Pitzschke et al.，2009；Kong et al.，2012；Meng &Zhang，2013；Xu &Zhang，2015；Zhao et al.，2017；Jagodzik et al.，2018）。例如，在番茄中分離得到的CDPK基因SlCPK2能夠有效保護(hù)植株免受高溫脅迫的損害（暢文軍 等，2011）。而番茄中SlMAPK3在熱脅迫耐受性中起到負(fù)調(diào)控作用，CRISPR/Cas9 介導(dǎo)的SlMAPK3突變體比野生型植物更耐熱，表現(xiàn)出較輕的植株萎蔫程度和膜損傷、較低的活性氧含量、較高的抗氧化酶活性和轉(zhuǎn)錄水平，以及上調(diào)幾種Hsp/Hsfs 基因的表達(dá)（Yu et al.，2019）。同樣高溫誘導(dǎo)的47 kD MBP-磷酸化蛋白SlMPK1 通過(guò)介導(dǎo)抗氧化系統(tǒng)防護(hù)及氧化還原代謝，負(fù)調(diào)控番茄的耐熱性；絲氨酸脯氨酸的富含蛋白質(zhì)同源物SlSPRH1 為SlMPK1 的靶蛋白，能夠被SlMPK1磷酸化，其中SlSPRH1 的Ser-44 是在高溫脅迫下SlMPK1 介導(dǎo)的抗氧化防御機(jī)制激活的關(guān)鍵磷酸化位點(diǎn)，超量表達(dá)SlSPRH1 可降低植株的耐熱性和抗氧化能力且與SlSPRH1 的磷酸化相關(guān)。SlMPK1-SlSPRH1 作用模塊在高溫應(yīng)答過(guò)程中協(xié)同參與調(diào)節(jié)抗氧化防御途徑且負(fù)向調(diào)控番茄植株的耐熱性）（Ding et al.，2018）。在植物中，膜錨定受體樣激酶（RLK）可以將環(huán)境信號(hào)傳遞到細(xì)胞質(zhì)中，應(yīng)激響應(yīng)下游調(diào)控基因的表達(dá)。辣椒中與細(xì)胞壁相關(guān)的RLK-like（WAKL）基因CaWAKL20轉(zhuǎn)錄受熱脅迫抑制，而受脫落酸（ABA）和H2O2處理誘導(dǎo)。沉默CaWAKL20可增強(qiáng)辣椒的耐熱性，而在擬南芥中超量表達(dá)則降低了植物的耐熱性及種子發(fā)芽和根生長(zhǎng)期間對(duì)ABA 的敏感性，通過(guò)降低ABA 響應(yīng)基因的表達(dá)來(lái)負(fù)調(diào)節(jié)植物的耐熱性（Wang et al.，2019）。辣椒對(duì)高溫高濕（HTHH）的響應(yīng)過(guò)程中，編碼HAESA-LIKE（HSL）受體蛋白激酶（RLK）的CaHSL1受HTHH 或ABA 誘導(dǎo)且上調(diào)表達(dá)。CaHSL1沉默降低了植株對(duì)HTHH 的耐受性與CaHSP24的轉(zhuǎn)錄水平。相反，CaHSL1的瞬時(shí)超量表達(dá)增強(qiáng)了CaHSP24的轉(zhuǎn)錄本水平，提高了植株對(duì)HTHH 的耐受性。CaHSL1在轉(zhuǎn)錄水平上被CaWRKY40直接調(diào)節(jié)，在辣椒對(duì)HTHH 的應(yīng)答中起正調(diào)節(jié)劑的作用（Guan et al.，2018）。

研究表明，熱脅迫伴隨著一定程度的氧化應(yīng)激，熱和氧化脅迫信號(hào)之間相互串?dāng)_。據(jù)報(bào)道，H2O2在熱脅迫下經(jīng)過(guò)很短的時(shí)間后就會(huì)激增，顯然是由于NADPH 氧化酶的活性所致（Vacca et al.，2004）。這種激增與熱脅迫響應(yīng)基因的誘導(dǎo)相關(guān)，這一過(guò)程被認(rèn)為是通過(guò)熱休克轉(zhuǎn)錄因子（Hsfs）直接感應(yīng)H2O2介導(dǎo)的（Volkov et al.，2006）。H2O2或甲萘醌預(yù)處理也能提高植株耐熱性（Larkindale &Huang，2004）。BZR1是油菜素類固醇（BR）反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，BZR1功能喪失影響了編碼NADPH 氧化酶的植物RESPIRATORY BURST OXIDASE 1（RBOH1）的誘導(dǎo)、質(zhì)外體H2O2的積累和耐熱性。BZR1通過(guò)RBOH1 依賴的活性氧信號(hào)調(diào)節(jié)番茄的熱脅迫反應(yīng)，至少部分是通過(guò)調(diào)節(jié)FER2和FER3來(lái)實(shí)現(xiàn)的（Yin et al.，2018）。

除此之外，幾個(gè)涉及植物激素的信號(hào)通路，如乙烯，被認(rèn)為在植物耐熱性中發(fā)揮重要作用（Larkindale et al.，2005）。研究表明，番茄花粉粒具有產(chǎn)生乙烯的能力，在轉(zhuǎn)錄水平上存在活躍的乙烯生物合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，并有特定組分的表達(dá)。干擾乙烯信號(hào)通路或降低乙烯水平增加了番茄花粉對(duì)熱脅迫的敏感性，而在熱脅迫暴露前增加乙烯水平則可提高花粉質(zhì)量（Firon et al.，2012）。花粉、花藥和花都產(chǎn)生乙烯，但與花藥和花相比，短期熱脅迫對(duì)成熟花粉產(chǎn)生乙烯的影響不同，導(dǎo)致乙烯水平升高。此外，幾個(gè)乙烯合成基因，特別是SlACS3和SlACS11，在花粉乙烯生物合成途徑中受熱脅迫高度誘導(dǎo)表達(dá)。同時(shí)在花粉中乙烯信號(hào)途徑的特定組分和幾個(gè)乙烯響應(yīng)因子也被表達(dá)，其中SLETR3和SlCTR2受熱脅迫誘導(dǎo)（Jegadeesan et al.，2018a）。

各種信號(hào)途徑之間存在交叉調(diào)控，形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，將信號(hào)傳遞到下游，從而激活下游響應(yīng)基因的表達(dá)或相關(guān)離子通道的活性，最終產(chǎn)生特異性逆境響應(yīng)。

3.2 熱脅迫應(yīng)答轉(zhuǎn)錄因子

耐熱性通常分為獲得性耐熱性（即獲得對(duì)其他致命性熱脅迫的耐受性）和基礎(chǔ)耐熱性（即在高于最佳生長(zhǎng)溫度的溫度下生存的固有能力），獲得耐熱性的能力可能是通過(guò)在熱脅迫暴露之前提高“保護(hù)性”基因的表達(dá)水平來(lái)實(shí)現(xiàn)的（Larkindale &Vierling，2008）。植物已進(jìn)化出對(duì)溫度升高的各種反應(yīng)，將損傷降至最低，并確保細(xì)胞的動(dòng)態(tài)平衡。

3.2.1 熱激轉(zhuǎn)錄因子 熱休克轉(zhuǎn)錄因子（Hsfs）在基礎(chǔ)耐熱性和獲得性耐熱性中發(fā)揮重要作用，調(diào)節(jié)熱休克蛋白（Hsps）的積累（Kotak et al.，2007）。Hsfs 負(fù)責(zé)熱脅迫誘導(dǎo)的基因表達(dá)，通過(guò)與Hsps 啟動(dòng)子上的熱應(yīng)激元件（HSE：5′-AGAAnnTTCT-3′）結(jié)合來(lái)調(diào)節(jié)Hsps 基因，最終誘導(dǎo)下游基因應(yīng)答熱應(yīng)激（Baniwal et al.，2004；Kotak et al.，2007）。

Hsfs 作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的末端成分，介導(dǎo)Hsps 和其他熱脅迫誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)。根據(jù)N 端結(jié)合域與寡聚域結(jié)構(gòu)之間螺旋的連接長(zhǎng)度及HR-A/B之間插入的氨基酸殘基數(shù)，將植物Hsfs 分成 A、B和C 3 類成員（Nover et al.，2001）。在番茄中，共鑒定了26 個(gè)Hsf 成員，熱脅迫響應(yīng)基因表達(dá)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)基本取決于HsfA1a、HsfA2和HsfB1的活性（Baniwal et al.，2004；Hahn et al.，2011）。HsfA1a調(diào)節(jié)初始反應(yīng)，HsfA1a和HsfB1以低豐度的mRNA穩(wěn)態(tài)水平組成性表達(dá)。在恒溫條件下幾乎檢測(cè)不到HsfA2的轉(zhuǎn)錄本，但在熱脅迫條件下，HsfA2mRNA 和蛋白的積累被強(qiáng)烈誘導(dǎo)。因此，HsfA2在恢復(fù)期間或在多次熱脅迫之后成為最豐富的Hsf（Mishra et al.，2002；Hahn et al.，2011）。在熱脅迫恢復(fù)期間，HsfA2 的可用性在蛋白質(zhì)水平上受到與C Ⅰ類和C Ⅱ類小Hsps（sHsps）的相互作用以及較高分子量的伴侶蛋白（如Hsp70 和Hsp101）的控制（Port et al.，2004）。HsfA2是耐熱細(xì)胞中的主要Hsf，為HsfA1a的輔助激活因子，調(diào)控獲得耐熱性（Fragkostefanakis et al.，2015）。HsfA1a還起著核保留因子的作用且通過(guò)形成HsfA1a-HsfA2 異源寡聚復(fù)合物激活HsfA2，這些“超級(jí)激活因子”復(fù)合體比2 個(gè)單獨(dú)的因子單獨(dú)激活下游基因的強(qiáng)度更大（Scharf et al.，1998；Chan-Schaminet et al.，2009）。HsfB1是一個(gè)轉(zhuǎn)錄抑制因子，但也可以作為HsfA1a的共激活因子。在非脅迫條件下，HsfB1過(guò)表達(dá)可刺激HsfB1的共激活因子功能，從而促進(jìn)熱脅迫相關(guān)蛋白的積累，耐熱性增強(qiáng)。熱脅迫下，其他Hsfs 被誘導(dǎo)活性升高，HsfB1抑制大大增強(qiáng)了熱休克蛋白的誘導(dǎo)，從而提高了耐熱性。因此，HsfB1在幾個(gè)Hsps中作為HsfA1a的共同激活因子，但在包括HsfA1b和HsfA2在內(nèi)的其他Hsfs 中作為轉(zhuǎn)錄抑制因子。雙重功能解釋了伴侶蛋白的激活，以增強(qiáng)保護(hù)作用，并在偏離HsfB1的動(dòng)態(tài)平衡水平時(shí)調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和應(yīng)激響應(yīng)之間的平衡（Bharti et al.，2004；Fragkostefanakis et al.，2019）。在辣椒基因組中也鑒定出25 個(gè)Hsf 基因，其中大多數(shù)都響應(yīng)熱脅迫，通過(guò)CaHsfA2響應(yīng)熱應(yīng)激的時(shí)程表達(dá)譜揭示了辣椒熱敏品系B6 和耐熱性品系R9 在表達(dá)水平和模式上的差異（Guo et al.，2014，2015a）。辣椒中CaHsfB2a通過(guò)涉及CaWRKY6和CaWRKY40的轉(zhuǎn)錄級(jí)聯(lián)和正反饋循環(huán)，正向調(diào)控植物對(duì)青枯病接種（RSI）的免疫力和對(duì)高溫高濕的耐受性（Ashraf et al.，2018）。

3.2.2 其他類轉(zhuǎn)錄因子 除Hsfs 外，另外一些植物體內(nèi)較大的轉(zhuǎn)錄因子家族也部分參與熱脅迫應(yīng)答，比如WRKY 轉(zhuǎn)錄因子、堿性亮氨酸拉鏈bZIP（basic leucine zipper）、MYB 轉(zhuǎn)錄因子和NAC 轉(zhuǎn)錄因子等，其異位表達(dá)或抑制可能激活多種耐熱機(jī)制。

WRKY 轉(zhuǎn)錄因子是植物中最大的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子家族之一，在植物的生長(zhǎng)發(fā)育和衰老、非生物和生物脅迫等過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。對(duì)辣椒WRKY 轉(zhuǎn)錄因子的研究發(fā)現(xiàn)，在煙草和擬南芥中，CaWRKY27過(guò)表達(dá)損害了基礎(chǔ)耐熱性且植株的存活率較低，并伴隨著多個(gè)耐熱相關(guān)基因的表達(dá)降低。熱脅迫下CaWRKY27沉默的辣椒植株中編碼活性氧清除酶的多個(gè)基因（如CaCAT1、CaAPX1、CaSOD1等）的表達(dá)顯著增加，辣椒葉片中H2O2的積累降低，且提高了植株耐熱性。因此，CaWRKY27作為H2O2介導(dǎo)的熱應(yīng)激反應(yīng)的下游負(fù)調(diào)控因子，阻止了熱應(yīng)激和恢復(fù)過(guò)程中的不當(dāng)反應(yīng)（Dang et al.，2018）。從辣椒中鑒定出CaWRKY40，受熱脅迫與應(yīng)激激素水楊酸（SA）、茉莉酸（JA）和乙烯（ET）誘導(dǎo)，CaWRKY40的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了煙草對(duì)熱脅迫的耐受性，且CaWRKY6轉(zhuǎn)錄激活CaWRKY40，賦予辣椒耐高溫高濕能力（Dang et al.，2013；Cai et al.，2015）。

bZIP 蛋白包含2 個(gè)結(jié)構(gòu)域，即高度保守、與DNA 相結(jié)合的堿性區(qū)域，以及多樣性的亮氨酸拉鏈。bZIP 轉(zhuǎn)錄因子也可通過(guò)與其他轉(zhuǎn)錄因子或蛋白的互作來(lái)間接調(diào)控植物的耐熱性。已知CaWRKY40在辣椒對(duì)青枯雷爾氏菌接種（RSI）或高溫高濕（HTHH）的反應(yīng)中起正調(diào)節(jié)劑的作用，辣椒中bZIP 家族成員CabZIP63在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平上直接或間接調(diào)節(jié)CaWRKY40的表達(dá)，在辣椒對(duì)RSI或HTHH 的應(yīng)答過(guò)程中與CaWRKY40形成正反饋環(huán)（Shen et al.，2016）。

植物轉(zhuǎn)錄因子MYB 是能與真核基因啟動(dòng)子區(qū)域特異性相互作用的DNA 結(jié)合蛋白，其成員廣泛參與了茄科植物的逆境脅迫應(yīng)答和激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等進(jìn)程。SlAN2是花青素相關(guān)的R2R3-MYB 轉(zhuǎn)錄因子，在抵制高溫脅迫中起到重要作用。超量表達(dá)SlAN2誘導(dǎo)了番茄中花青素生物合成途徑中幾個(gè)結(jié)構(gòu)基因的上調(diào)表達(dá)及花青素的積累。與野生型（WT）植株相比，轉(zhuǎn)基因番茄通過(guò)保持較高的鮮質(zhì)量（FW）、凈光合速率（Pn）、最大光系統(tǒng)Ⅱ（PS Ⅱ）光化學(xué)效率（Fv/Fm）、更高的非酶抗氧化活性、更低的活性氧（ROS）水平和更高的D1蛋白含量，增強(qiáng)了熱脅迫的耐受性（Meng et al.，2015）。

NAC 家族由NAM、ATAF 和CUC 組成，屬于植物特有的轉(zhuǎn)錄因子家族，番茄中一個(gè)NAC 轉(zhuǎn)錄因子SlJA2受熱脅迫、滲透脅迫和水楊酸等誘導(dǎo)，熱脅迫超量表達(dá)SlJA2通過(guò)調(diào)節(jié)水楊酸降解基因的表達(dá)降低水楊酸的積累。同時(shí)可降低活性氧清除、脯氨酸生物合成和熱脅迫相關(guān)的基因表達(dá)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因株系比野生型植株的氣孔開(kāi)度和失水增加；光合作用結(jié)構(gòu)損傷和葉綠素降解更加嚴(yán)重；積累更多的H2O2和O2.-；限制脯氨酸的合成；氧化損傷更嚴(yán)重。SlJA2可能是植物耐熱性的負(fù)調(diào)節(jié)因子（Liu et al.，2017）。

另外，受熱脅迫誘導(dǎo)的Whirly1（SlWHY1）基因在番茄中超量表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株在熱脅迫下顯著增加了膜的穩(wěn)定性和可溶性糖含量，減少了活性氧積累，從而降低了植株的萎蔫程度，提高了耐熱性。同時(shí)S1HHY1通過(guò)結(jié)合到S1HSP21.5A的啟動(dòng)子中的激發(fā)子響應(yīng)元件以激活其轉(zhuǎn)錄，從而提高番茄的耐熱性（Zhuang et al.，2019）。

3.3 熱激蛋白

Hsfs 調(diào)控下的熱休克蛋白的積累在植物的熱脅迫應(yīng)答中起著中心作用。在植物中，熱激蛋白（Hsps），包括Hsp100/ClpB、Hsp90/HtpG、Hsp70/DnaK、Hsp60/GroEL 和小分子Hsp（sHsps），通常被認(rèn)為是維持和/或儲(chǔ)存蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的重要分子伴侶，對(duì)于在熱脅迫下的植物存活率起到至關(guān)重要的作用。Hsp100/ClpB 蛋白是ATP 酶的AAA+家族成員，參與分解蛋白質(zhì)聚集體（Bosl et al.，2006）。該家族的胞漿成員對(duì)于植物高溫耐受性是必需的，但對(duì)正常生長(zhǎng)沒(méi)有必要（Hong &Vierling，2001）。番茄中1 個(gè)葉綠體Hsp100/ClpB 同源基因Slhsp100/ClpB的反義轉(zhuǎn)基因系顯示出耐熱性缺陷，但對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)明顯影響（Yang et al.，2006）。Hsp60基因家族可能在辣椒生長(zhǎng)發(fā)育、熱脅迫及其他非生物脅迫方面發(fā)揮積極的調(diào)節(jié)作用，其中CaHsp60-6的敲除增加了對(duì)熱脅迫的敏感性（Haq et al.，2019）。Hsp70s充當(dāng)分子伴侶，在辣椒中鑒定了21個(gè)CaHsp70基因，參與了辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育和熱應(yīng)激應(yīng)答。在轉(zhuǎn)基因擬南芥中，胞質(zhì)基因CaHsp70-2的異位表達(dá)調(diào)節(jié)了脅迫相關(guān)基因的表達(dá)，并提高了耐熱性（Guo et al.，2016）。

sHsps 屬于伴侶蛋白超家族，是迄今為止植物中最復(fù)雜的一組熱休克蛋白，編碼針對(duì)胞漿、細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、葉綠體、線粒體和過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)，意味著這些蛋白質(zhì)對(duì)所有的細(xì)胞隔間都有保護(hù)作用（Waters &Vierling，2020）。在體外，sHsps 以一種與ATP 無(wú)關(guān)的方式與部分未折疊的蛋白質(zhì)結(jié)合，防止其不可逆的聚集。在sHsps 存在下變性的底物可被Hsp70/DnaK 重新折疊和激活，在某些情況下，Hsp100/ClpB 和Hsp60/GroEL 也參與其中（Friedrich et al.，2004）。小的熱激蛋白Hsp20基因存在于所有植物物種中，并通過(guò)防止變性蛋白的不可逆聚集而在緩解熱脅迫和增強(qiáng)植物耐熱性中發(fā)揮重要作用。在辣椒中鑒定了35 個(gè)Hsp20基因，大多數(shù)CaHsp20基因受熱脅迫高度誘導(dǎo)，且多個(gè)CaHsp20基因（CaHsp16.4、CaHsp18.2a、CaHsp18.7、CaHsp21.2、CaHsp22.0、CaHsp25.8和CaHsp25.9）在熱敏系B6 和耐熱系R9 系中均顯示較高的表達(dá)水平，表明CaHsp20基因家族可能參與辣椒的熱應(yīng)激和防御反應(yīng)（Guo et al.，2015b）。其中CaHsp16.4的超量表達(dá)增強(qiáng)了熱脅迫下清除活性氧的能力，從而提高了植株的耐熱性（Huang et al.，2019）。CaHsp25.9通過(guò)減少活性氧的積累、增強(qiáng)抗氧化酶的活性以及調(diào)節(jié)脅迫相關(guān)基因的表達(dá)，提高辣椒耐熱性（Feng et al.，2019）。

3.4 轉(zhuǎn)錄后調(diào)控相關(guān)基因

轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，例如前體mRNA 的加工、mRNA 的穩(wěn)定性、mRNA 從核內(nèi)的運(yùn)出和翻譯、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO（small ubiquitinrelated modifier）化等在植物生長(zhǎng)發(fā)育、生物及非生物應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。選擇性剪接（AS）是影響不同發(fā)育階段和脅迫條件下信號(hào)反應(yīng)級(jí)聯(lián)的關(guān)鍵調(diào)控機(jī)制（Chaudhary et al.，2019）。Keller 等（2017）通過(guò)RNA-seq 分析了2 個(gè)番茄品種（Moneymaker和Red Setter）的花粉組織響應(yīng)熱脅迫過(guò)程中誘導(dǎo)的AS。與常溫對(duì)照相比，熱脅迫下Red Setter 的內(nèi)含子保留（IR）或外顯子跳躍（ES）的基因增加了76%。此外，這2 個(gè)品種中有2 343 個(gè)基因在熱脅迫條件下積累了至少1 個(gè)帶有IR 或ES 的轉(zhuǎn)錄本，這些基因參與蛋白質(zhì)折疊、基因表達(dá)和熱反應(yīng)等生物過(guò)程，大多數(shù)選擇性剪接轉(zhuǎn)錄本都具有截短的編碼序列，導(dǎo)致功能結(jié)構(gòu)域的部分或全部丟失。此外，還鑒定了141 個(gè)熱脅迫特異性轉(zhuǎn)錄本和22 個(gè)HS抑制轉(zhuǎn)錄本。推測(cè)AS 作為應(yīng)激反應(yīng)層，通過(guò)異構(gòu)體豐度來(lái)調(diào)控?zé)崦{迫條件下組成性表達(dá)的基因。番茄小RNA（miRNA）中miR319d 調(diào)控葉片發(fā)育，同時(shí)，超表達(dá)SHA-miR319d 能夠增強(qiáng)植株的耐熱性（Shi et al.，2019）。此外，番茄中SIZ1 是一個(gè)功能完善的SUMO E3連接酶，介導(dǎo)SUMO化過(guò)程。在熱脅迫下，超量表達(dá)SLSIZ1減少活性氧的積累，并誘導(dǎo)一些Hsfs 和Hsps 基因的轉(zhuǎn)錄，提高Hsp70的表達(dá)水平。同時(shí)SlSIZ1 與SlHsfA1 相互作用并介導(dǎo)SlHsfA1 的SUMO 基化，從而提高番茄的耐熱性（Zhang et al.，2018）。

3.5 耐熱相關(guān)QTL 定位研究

植物的耐熱性受到環(huán)境、管理實(shí)踐，尤其是基因型的影響。因此，解決這一問(wèn)題最根本的途徑是鑒定高溫脅迫響應(yīng)基因和開(kāi)發(fā)耐熱品種（Ohama et al.，2017），耐熱性QTL 的定位是挖掘耐熱性關(guān)鍵基因的有效途徑，為耐熱品種的開(kāi)發(fā)提供優(yōu)異基因資源。前人在茄果類蔬菜耐熱性遺傳規(guī)律方面開(kāi)展了一定的研究，安鳳霞等（2007）選擇耐熱性不同的6 份番茄親本，采用半輪配法配制雙列雜交組合，對(duì)P1、P2、F1、F2、B1、B26 個(gè)世代進(jìn)行耐熱性遺傳模型分析和遺傳參數(shù)估算，結(jié)果顯示番茄耐熱性符合加性-顯性遺傳模型，以加性效應(yīng)為主，兼有顯性效應(yīng)，基因加性效應(yīng)大于顯性效應(yīng)。在辣椒和茄子的耐熱性遺傳規(guī)律分析中得到相同結(jié)果，其耐熱性屬于數(shù)量性狀（易金鑫和侯喜林，2002；張潔和劉童光，2011）。

在茄果類蔬菜中，一些與耐熱性相關(guān)的QTL已被鑒定。Wen 等（2019）采用常規(guī)QTL 分析結(jié)合QTL-seq 技術(shù)，對(duì)與耐熱性相關(guān)的3 種生理指標(biāo)（相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量和光系統(tǒng)Ⅱ最大光化學(xué)量子效率）以及1 種表型指標(biāo)（熱害指數(shù)）進(jìn)行全面測(cè)定，明確番茄幼苗的耐熱QTL。共檢測(cè)到5 個(gè)主要QTL：qHII-1-1、qHII-1-2、qHII-1-3、qHII-2-1和qCC-1-5（qREC-1-3）。qHII-1-1、qHII-1-2和qHII-1-3分別位于1 號(hào)染色體上的1.43、1.17 Mb 和1.19 Mb 區(qū)間中，而qHII-2-1的間隔位于2號(hào)染色體上1.87 Mb 的間隔中。葉綠素含量（CC）和相對(duì)電導(dǎo)率（REC）的qCC-1-5和qREC-1-3定位在相同位置。通過(guò)RNA-seq 分析主效QTL 位點(diǎn)中與耐熱相關(guān)的基因，同時(shí)采用DEG 分析、qRTPCR 篩選和生物學(xué)功能分析檢測(cè)了4 個(gè)候選基因（SlCathB2、SlGST、SlUBC5和SlARG1）。茄果類蔬菜耐熱性QTL 的研究較少，也是蔬菜育種學(xué)家們將來(lái)努力的方向，以期利用分子手段培育耐熱的茄果類蔬菜。

4 提高茄果類蔬菜耐熱性的方法

4.1 熱鍛煉

植物經(jīng)過(guò)非致死高溫一段時(shí)間后，其耐熱性得到明顯提高，這種現(xiàn)象稱為熱鍛煉，也叫耐熱性獲得，是提高植物耐熱性的一個(gè)重要途徑（Hossain et al.，2018；Ling et al.，2018）。經(jīng)過(guò)熱鍛煉的植物，在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、生理代謝方面會(huì)受到相應(yīng)影響，同時(shí)耐熱性得到相應(yīng)的提高。采用半致死高溫處理有助于植物獲得暫時(shí)的耐熱性，以此保護(hù)植株免受致死溫度帶來(lái)的傷害。前人研究表明番茄植株可以通過(guò)預(yù)先施加中等高溫來(lái)提高自身的耐熱性，這可能與番茄植株在光化學(xué)反應(yīng)與Vcmax和Jmax的重新適應(yīng)的熱穩(wěn)定性相關(guān)。一些同工酶，如鐵超氧化物歧化酶（Fe-SODs），也可能通過(guò)熱鍛煉在熱激耐受性的發(fā)展中發(fā)揮作用（Camejo et al.，2007）。經(jīng)過(guò)38 ℃ 2 h 熱脅迫后，番茄幼孢期小孢子積累了大量的生物堿和多胺，而成熟花粉則積累了大量黃酮類化合物。熱脅迫處理導(dǎo)致小孢子中黃酮類化合物積累，以預(yù)防溫度升高引起的氧化損傷（Paupiere et al.，2017）。

熱鍛煉也可改變基因表達(dá)模式，誘導(dǎo)熱激蛋白和一些熱響應(yīng)基因參與，保護(hù)植物細(xì)胞免受熱脅迫傷害。研究表明適度高溫處理下HsfA2的積累增強(qiáng)了幼苗應(yīng)對(duì)隨后嚴(yán)重?zé)崦{迫的能力，同時(shí)也是維持花粉耐熱性的啟動(dòng)過(guò)程中的一個(gè)重要因素，HsfA2在調(diào)節(jié)獲得性耐熱性中起著重要作用。（Fragkostefanakis et al.，2016）。Wang 等（2020）研究發(fā)現(xiàn)高溫誘導(dǎo)了Hsfs 和Hsps 的積累，刺激了褪黑激素生物合成相關(guān)基因SlSNAT的轉(zhuǎn)錄。同時(shí)，Hsp40 在葉綠體中與SlSNAT相互作用，作為伴侶保護(hù)SNAT 酶。SlSNAT過(guò)表達(dá)植株提高了褪黑素水平與熱應(yīng)激下Hsfs 和Hsps 的轉(zhuǎn)錄水平，有助于維持番茄熱脅迫下活性氧的平衡，避免活性氧誘導(dǎo)的二磷酸核酮糖羧化酶加氧酶（Rubisco）活性下降及二次氧化脅迫，提高植株的耐熱性。

4.2 外源化學(xué)物質(zhì)處理

噴施某些外源化學(xué)物質(zhì)可以減少熱脅迫對(duì)植株細(xì)胞功能的影響，從而提高植物的耐熱性。研究表明部分離子元素對(duì)抵制高溫脅迫起到一定的作用。熱脅迫下，隨著硒（Se）的添加，POD 和SOD 活性增加，MDA 含量降低，同時(shí)改善了磷和硫的吸收。通常使用4、6 mg·L-1的Se 可以改善辣椒的生長(zhǎng)和生理代謝物質(zhì)的合成，并減少落花（Haghighi et al.，2019）。熱脅迫下根系區(qū)域鈣含量的增加可以克服高溫引起的生長(zhǎng)葉片細(xì)胞擴(kuò)張的損害（Kleinhenz &Palta，2002）。

激素在逆境如高溫、低溫和干旱中起到重要的作用，研究表明抗壞血酸（AsA）、褪黑素、乙烯和茉莉酸等激素能夠提高植物的耐熱性。Alayafi（2019）研究發(fā)現(xiàn)外源抗壞血酸誘導(dǎo)對(duì)番茄根部具有引發(fā)作用，并且通過(guò)減少葉片氧化損傷，增加抗壞血酸、脯氨酸、光合色素的含量以及上調(diào)葉片中熱激蛋白等顯著緩解熱脅迫對(duì)幼苗的影響?？箟难崴坪跏窃鰪?qiáng)番茄植株耐熱性的關(guān)鍵信號(hào)分子。Jahan 等（2019）發(fā)現(xiàn)褪黑素預(yù)處理改善了番茄幼苗的抗氧化防御機(jī)制，誘導(dǎo)抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)，調(diào)控多胺PAS 代謝途徑和NO 生物合成途徑，促進(jìn)了過(guò)量ROS 的清除，增加了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，減輕了熱誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，從而提高了番茄幼苗的耐熱性。同時(shí)外源褪黑素處理誘導(dǎo)幾種抗氧化酶的轉(zhuǎn)錄和活性的上調(diào)，減輕高溫下番茄花藥中活性氧的產(chǎn)生，通過(guò)增強(qiáng)熱激蛋白基因的表達(dá)來(lái)重折疊未折疊的蛋白、促進(jìn)自噬相關(guān)基因的表達(dá)以及自噬小體的形成來(lái)降解變性蛋白，從而保護(hù)細(xì)胞器，有效改善高溫下番茄花粉失活和花粉萌發(fā)受到抑制的情況（Qi et al.，2018）。研究表明高溫脅迫下通過(guò)使用乙烯利來(lái)增加乙烯水平，使氧化應(yīng)激保護(hù)機(jī)制上調(diào)，可提高番茄花粉質(zhì)量（Jegadeesan et al.，2018b）。另外，在熱脅迫條件下，果膠、糖、膨脹素和細(xì)胞周期素的不同反應(yīng)致使細(xì)胞壁重塑、差異定位細(xì)胞分裂和選擇性細(xì)胞擴(kuò)大，導(dǎo)致雄蕊和雌蕊長(zhǎng)度的差異變化。生長(zhǎng)素和茉莉酸（JA）參與調(diào)節(jié)雄蕊和雌蕊的細(xì)胞分裂和細(xì)胞擴(kuò)張，外源JA 代替生長(zhǎng)素處理可以通過(guò)調(diào)節(jié)JA/COI1 信號(hào)途徑有效地挽救高溫下番茄柱頭外露（Pan et al.，2019a）。

此外，大氣中CO2濃度不斷提升導(dǎo)致溫室效應(yīng)，提高溫度，但在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)提高CO2濃度會(huì)減緩高溫脅迫。植物對(duì)CO2濃度升高和熱脅迫的反應(yīng)受到一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的植物激素網(wǎng)絡(luò)的嚴(yán)格調(diào)控。Zhang 等（2019b）研究表明，一定程度上提高CO2濃度（eCO2）能夠使RESPIRATORY BURST OXIDASE 1（RBOH1）轉(zhuǎn)錄本增加、質(zhì)外體H2O2積累，能夠減小氣孔開(kāi)度，緩解熱脅迫的負(fù)面效應(yīng)。沉默番茄RBOH1和SLOW-TYPE ANION CHANNEL，阻礙了eCO2誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉，降低了因eCO2調(diào)控提高的水分利用效率和耐熱性。研究結(jié)果表明，依賴于RBOH1 的H2O2積累參與了eCO2誘導(dǎo)的氣孔關(guān)閉，維持eCO2濃度下水分保持和熱量損失之間的平衡。Pan 等（2019b）研究發(fā)現(xiàn)在25 ℃恒溫下，相比環(huán)境CO2濃度（400 μmol ·mol-1），高濃度的CO2（800 μmol·mol-1）更容易誘導(dǎo)與乙烯（ET）合成、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和熱休克蛋白（Hsps）相關(guān)的多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄。而高濃度的CO2誘導(dǎo)的熱應(yīng)激反應(yīng)（42 ℃）與ET 產(chǎn)生、Hsp70 的轉(zhuǎn)錄本和蛋白水平上的表達(dá)增加密切相關(guān)。用抑制ET依賴性反應(yīng)的ET拮抗劑1-甲基環(huán)丙烯預(yù)處理，在不影響ET 產(chǎn)生速率的情況下，可消除CO2誘導(dǎo)的應(yīng)激反應(yīng)。此外，乙烯反應(yīng)因子1（ERF1）的沉默抑制了CO2誘導(dǎo)的熱脅迫反應(yīng)，這與熱休克因子A2、Hsp70 和Hsp90 的轉(zhuǎn)錄減少有關(guān)，表明ERF1是CO2誘導(dǎo)熱反應(yīng)所必需的。說(shuō)明乙烯生物合成和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在eCO2誘導(dǎo)的番茄植株熱脅迫響應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。因此，這項(xiàng)研究加深了對(duì)eCO2誘導(dǎo)的脅迫反應(yīng)機(jī)制的理解，并可能對(duì)在氣候變化時(shí)代培育耐熱番茄有潛在的幫助。

4.3 耐熱品種的選育

選育耐熱品種是茄果類蔬菜生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)熱脅迫最有效且根本的途徑之一。目前經(jīng)過(guò)育種者的努力，已有一些綜合性狀優(yōu)良的耐熱茄果類蔬菜品種選育出來(lái)，番茄如農(nóng)1305、越夏紅（李自娟 等，2015；齊連芬 等，2017）；辣椒如辛香16 號(hào)、綠劍12 號(hào)（黃新根 等，2010；楊寅桂 等，2014）；茄子如寧茄5 號(hào)、慶豐等（李植良 等，2009；張燕燕等，2011）。雖然茄果類蔬菜的熱脅迫應(yīng)答調(diào)控網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越明晰，但耐熱性的遺傳機(jī)制及耐熱性QTL挖掘還有待進(jìn)一步研究，在育種中較少使用分子輔助選育技術(shù)，一定程度上限制了耐熱優(yōu)良品種的選育進(jìn)程。

5 展望

熱脅迫極大地影響了植物的生長(zhǎng)發(fā)育和生產(chǎn)力，已成為世界范圍內(nèi)農(nóng)作物生產(chǎn)的主要問(wèn)題之一，如何在熱脅迫下維持作物高產(chǎn)是重要的農(nóng)業(yè)目標(biāo)。近年來(lái)，人們對(duì)植物應(yīng)答熱脅迫的生理及分子機(jī)制進(jìn)行了深入的研究。然而，對(duì)茄果類蔬菜應(yīng)答熱脅迫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及耐熱遺傳機(jī)制的全面了解亟需進(jìn)一步努力。隨著現(xiàn)代生物和分子技術(shù)不斷發(fā)展，茄果類蔬菜須從以下幾方面進(jìn)行耐熱性提升：深入研究茄果類蔬菜應(yīng)答、適應(yīng)和抵制熱脅迫過(guò)程中植株形態(tài)、生理生化及代謝上發(fā)生的改變，改良栽培技術(shù)以及外源應(yīng)用滲透保護(hù)劑、植物激素、微量元素等保護(hù)劑，避免茄果類蔬菜受熱脅迫的傷害；分析茄果類蔬菜的耐熱性遺傳規(guī)律、定位耐熱性QTL并開(kāi)發(fā)與其緊密連鎖的分子標(biāo)記，進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇，加快育種進(jìn)程；鑒定茄果類蔬菜耐熱相關(guān)基因，探討熱脅迫應(yīng)答及調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，利用CRISPR/Cas等生物技術(shù)對(duì)茄果類蔬菜耐熱性進(jìn)行基因改良。