全球氣溫升高對農作物產量具有十分嚴重的不利影響，研究植物對環境高溫的響應具有非常急切的現實意義。雖然植物無法像動物一樣透過移動自身位置而躲避高溫環境，但是植物可以巧妙調節自身的發育模式，例如促進下胚軸伸長、葉片伸長上翹等從而達到降低葉片表面溫度的目的。
近日，南京師範大學生命科學學院朱自強教授課題組在aBIOTECH上發表了“Seedling morphogenesis: when ethylene meets high ambient temperature”（點選題目檢視全文）的綜述文章，文章系統地總結了近年來高溫和氣體激素乙烯對植物溫度響應的研究進展，著重討論了兩方面內容：（1）對於暗中生長的幼苗，高溫如何抑制植物對乙烯的響應；（2）對於光下生長的幼苗，乙烯如何抑制植物對高溫的響應。
植物幼苗發育具有極強的可塑性。當擬南芥室溫條件（22°C）生長在黑暗中時，擬南芥幼苗表現為下胚軸伸長、子葉黃化並且形成一個頂端彎鉤；當同時給予乙烯處理後，暗中生長的幼苗下胚軸和根伸長都受到明顯抑制，並且出現一個加劇的頂端彎鉤。有趣的是，當溫度升高到28°C後，乙烯對暗中生長幼苗的下胚軸伸長抑制以及頂端彎鉤的促進作用就部分喪失（圖1），說明高溫對暗中生長的幼苗乙烯響應起到抑制作用。
另一方面，22°C光下生長的幼苗下胚軸較短，而28°C下生長的幼苗下胚軸伸長，從而有利於植物適應高溫。與暗中抑制下胚軸伸長不同，光下乙烯促進下胚軸伸長。然而同時給予28°C高溫和乙烯處理卻發現乙烯部分抑制了28°C高溫對下胚軸伸長的促進作用（圖1）。
圖1：生長在不同環境下的植物幼苗示意圖（紅點表示下胚軸和根的連線處，根部未展示）
近年來針對植物幼苗對高溫、光和乙烯的精確響應研究取得了一系列重要研究進展，本綜述論文總結了該領域的主要研究進展並對今後的研究提出了展望。
乙烯在植物衰老和果實成熟領域已經是植物生物技術的重要研究靶點，利用針對乙烯合成酶的抑制從而調節番茄果實成熟也曾經是植物轉基因技術的開端，本文暗示乙烯在植物高溫適應中也起到重要作用，對今後利用植物生物技術提高作物熱耐受提出了新觀點。
南京師範大學生命科學學院博士研究生史浚潔為本文第一作者，朱自強教授為本文通訊作者。該項工作得到國家自然科學基金面上專案、江蘇省基礎研究計劃面上專案、江蘇省青藍工程以及江蘇省生物學優勢學科的支援。
Cite this article as:
Shi, J., Zhu, Z. Seedling morphogenesis: when ethylene meets high ambient temperature.
aBIOTECH(2021). https://doi.org/10.1007/s42994-021-00063-0
作者簡介
朱自強，南京師範大學生命科學學院教授、博士生導師；江蘇省植物生理學會理事、植物生長髮育與生長物質專業委員會副主任。曾獲江蘇省優秀碩士學位論文指導教師、江蘇省“青藍工程”優秀中青年學術帶頭人等稱號。長期從事植物激素和光訊號轉導的教學科研工作，先後主持國家自然科學基金面上專案、霍英東教育基金會青年教師基金等科研專案，以第一作者或通訊作者身份在PNAS, Plant Physiology, The Plant Journal, Development, Trends in Plant Science等期刊發表論文二十餘篇。
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