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随着全球气候变化的加剧，非生物胁迫对农业生产的影响日益显著。番茄（Solanum lycopersicum L.）作为全球重要的蔬菜作物之一，需水量大，其产量和品质受到干旱胁迫的严重威胁。因此，研究番茄在干旱胁迫下的生理和分子响应机制，挖掘抗旱相关基因，对于提高番茄的抗逆性和保障粮食安全具有重要意义。
西南大学园艺植物发育与逆境生物学创新实验室李金华教授团队于3月16日在The Plant Journal杂志在线发表了题为“The DnaJ1 heat shock protein interacts with the flavanone 3-hydroxylase-like protein F3HL to synergistically enhance drought tolerance by scavenging reactive oxygen species in tomato”的研究论文。揭示了野生耐旱番茄潘那利(Solanum pennellii)热激蛋白SpDnaJ1提高栽培番茄抗旱性的分子机制。
该研究发现野生种抗旱番茄潘那利中的SpDnaJ1与栽培种番茄SlDnaJ1在酵母中异源表达都能增强酵母细胞的氧化应激耐受性，其中SpDnaJ1比SlDnaJ1耐受性更强。将SpDnaJ1在普通栽培番茄中超量表达后能够显著提高番茄的抗旱性。通过酵母双杂筛库发现SpDnaJ1与SlF3HL互作，CoIP、LCA和BiFC实验证明SpDnaJ1与SlF3HL在体内外均能互作。超量表达SlF3HL提高植株耐旱性，而抑制SlF3HL表达后对干旱较敏感。此外，超表达SpDnaJ1和SlF3HL均能促进干旱胁迫下F3H的积累，进一步促进植株抗氧化能力。
综上，SpDnaJ1通过调控抗氧化相关基因的表达并介导类黄酮代谢途径，增强了番茄植株的抗氧化能力，从而提高了番茄的抗旱性。研究解析了DnaJ1- F3HL模块调控番茄抗旱新机制，并为抗旱基因工程策略的发展提供了重要的见解，这些策略旨在通过利用野生物种的基因来提高植物的抗旱性。
西南大学李金华教授为论文的通讯作者，华中农业大学张俊红教授为本文共同通讯作者。已毕业的研究生陈春蕊为本文第一作者（现为华中农业大学博士研究生），参与研究的还有西南大学博士研究生王亚玲和丁寅等。西南大学张兴国和潘宇教授，吴浪博士，苏承刚高级实验师和美国爱达荷大学的Zonglie Hong教授参与了指导工作。该研究得到了重庆市技术创新与应用发展专项重点项目、广西科技计划项目、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金以及中国农业研究体系专项资金的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1111/tpj.70097
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