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这篇综述系统阐述了全球气候变化背景下提升茄科植物抗寒性的综合策略,涵盖转录因子基因(CBF/DREB等)、CRISPR/Cas基因组编辑、RNA干扰等分子技术,以及微生物组(endophytic/rhizosphere microorganisms)和农艺措施的协同应用,为培育高抗寒性品种提供了多维度解决方案。
低温胁迫下,CBF/DREB(C-repeat binding factor/Dehydration-responsive element-binding)等转录因子家族通过激活抗冻蛋白基因和抗氧化酶(如SOD、CAT)的表达,构建植物防御网络。研究表明,过表达SlCBF1的番茄植株在4℃环境下电解质渗漏率降低40%,证实该通路在茄科植物中的保守性。
CRISPR/Cas9技术通过靶向修饰冷响应负调控因子(如ICE1抑制因子)显著提升植物耐寒性。马铃薯中敲除StZFP2基因后,丙二醛(MDA)含量下降35%,同时可溶性糖积累量增加2倍。RNA干扰技术则通过沉默特定mRNA(如LOX3脂氧合酶基因)减少低温诱导的膜脂过氧化损伤。
根际微生物Pseudomonas putida MTCC5279通过分泌ACC脱氨酶降低乙烯水平,使辣椒幼苗在5℃下的存活率提高60%。内生菌Serendipita indica更通过激活JA/SA信号通路,诱导抗氧化酶系统(APX活性提升3倍)和渗透调节物质(脯氨酸积累量达1.5μmol/g FW)的协同响应。
嫁接技术(以耐寒砧木Solanum torvum接穗)使茄子果实产量在寒潮期间保持稳定。可降解地膜覆盖使土壤温度提高2-3℃,配合0.1 mM水杨酸(SA)叶面喷施,番茄坐果率提升25%。这些措施与生物技术形成多层级防护体系。
整合多组学(转录组-代谢组-微生物组)数据将加速抗寒模块的精准设计。新型纳米载体(如壳聚糖包裹的siRNA)可提升基因沉默效率,而合成微生物群落(SynComs)的定制化开发有望实现"微生物疫苗"抗寒新模式。
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