近日，我校生命科學學院劉娜教授團隊在國際知名期刊Plant Communications上發表了題為Roles of MADS-box transcription factors in plant responses to abiotic and biotic stresses的長文綜述。系統總結了MADS-box轉錄因子在植物應對複雜環境挑戰中的分子調控網絡，為協同改良作物產量與抗逆性提供了重要的理論參考。
作為植物體內最古老、最重要的轉錄因子家族之一，MADS-box基因傳統上被公認為控制花器官發育、開花時間及果實成熟的「總設計師」。然而，在氣候變化加劇、生物逆境頻發的背景下，探索該家族如何介導植物對外界環境的適應，已成為當前植物分子生物學研究的新焦點。文章指出，植物在整個生命周期，面對複雜多變的環境，會在生長與防禦之間做出精準的權衡，而MADS-box轉錄因子正是這一平衡過程的「信號整合中樞」。它們通過協同激素信號通路、調控下游基因表達，將環境壓力信號轉化為高效的生理生化響應。 文章詳細分析了MADS-box轉錄因子在兩大核心領域的調控圖譜。1）非生物脅迫調控：深入探討了MADS-box家族在應對乾旱、鹽害、極端溫度、營養缺乏及重金屬等逆境中的表現。特彆強調了其在提高植物耐鹽性方面的精細調控網絡（圖1），揭示了該家族成員通過調節離子穩態與滲透調節物質，增強植物生存韌性的機制。2）生物脅迫防禦：在應對細菌、真菌和病毒侵染時，MADS-box基因同樣發揮着不可替代的作用（圖2）。它們參與介導植物的系統獲得性抗性（SAR）及誘導系統抗性（ISR），構築起植物抵禦病原菌的分子防線。 立足於未來農業的可持續發展，文章提出了四個關鍵研究方向：1）將模式植物中的調控機制加速應用到大田作物中，挖掘優異抗逆等位基因。2）利用多組學技術，探究MADS-box蛋白在特定時空下的動態互作網絡。3）闡明同源基因功能分化背後的磷酸化、泛素化等修飾機制。4）結合人工智能（AI）與基因編輯技術，對MADS-box基因進行「量身定製」式改造，以期在不影響作物產量的前提下，實現作物多種抗逆性的協同改良，為保障全球糧食安全提供新的解決方案。
圖1MADS-box轉錄因子在提高植物耐鹽性中的調控作用
圖2MADS-box基因在生物脅迫響應中的調控作用
我校生命科學學院劉娜教授、鄭文明教授、王旭副教授以及美國南卡羅來納大學的傅正擎教授為論文的通訊作者。該工作得到了王道文研究員的悉心指導，研究生劉子豪、田光翔、趙世佳等亦參與了論文的部分工作。該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金以及河南省多個科技項目的支持。
原文鏈接
https://doi.org/10.1016/j.xplc.2026.101778
編輯：黃璞 李培亞
審核：趙月
簽發：陳璽
通訊員：宋鵬宇
轉發編輯：倪萬宇
責任編輯：沈靜雯
圖文來源：河南農業大學官方網站
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