陕西
高温是威胁作物生殖发育和产量稳定的重要环境胁迫，其中花粉是植物生命周期中对高温最为敏感的阶段之一。随着全球气候变暖和极端高温事件频发，高温引起的花粉活力下降和败育，已成为影响作物座果和稳产的重要因素。植物小肽激素是协调植物生长发育和环境适应的重要信号分子，但其在雄性生殖耐热中的功能和机制仍缺乏深入认识。
磺肽素（Phytosulfokine，PSK）是一种由5个氨基酸组成的活性小肽。近年来，浙江大学农业与生物技术学院师恺教授课题组围绕PSK信号开展了系列研究，鉴定了PSK的主要功能PSKR1（Zhang et al., Plant Cell, 2018），揭示了PSK经PSKR1识别后，通过Ca2+信号与生长素途径、PSKR1泛素化降解以及磷酸化途径调控番茄植物生长和免疫（Zhang et al., Plant Cell, 2018; Hu et al., Plant Physiol, 2023; Fang et al., Plant Physiol, 2024; Ding et al., EMBO J, 2022, 2024; Lv et al., Plant Commun, 2026），并综述了PSK小肽的生物合成、信号转导及其在植物生长发育与抗逆调控中的作用（Wu et al., J Exp Bot, 2025）。然而，PSK是否参与植物生殖耐热调控尚不清楚。
近日，师恺教授课题组在The Plant Cell上在线发表了题为Direct coupling of PSK peptide signaling to ROS generation by PSKR1-RBOHB safeguards pollen thermotolerance in tomato的研究论文，揭示了PSK小肽通过PSKR1-RBOHB-ROS信号模块增强番茄花粉耐热性的新机制。
研究发现，高温显著诱导番茄花药中PSK前体基因的表达，且其表达水平与花粉萌发能力密切相关在耐热种质中多数PSK前体基因具有更高的表达水平，外源施用PSK能够有效缓解高高温引起的花粉败育，提高高温条件下的花粉活力。
进一步研究表明，PSK受体PSKR1通过磷酸化NADPH氧化酶RBOHB，促进ROS信号产生，并激活下游HSF/HSP热响应通路，从而增强花粉耐热性。PSKR1或RBOHB功能缺失均会破坏花粉ROS稳态，显著降低高温下的花粉活力和座果能力，并在人工控制和自然田间高温条件下造成严重减产，表明PSK-PSKR1-RBOHB信号模块是连接花粉高温适应与作物稳产的重要调控途径。
综上所述，该研究揭示了小肽信号调控植物雄性生殖耐热性的新机制，拓展了对PSK生物学功能及植物高温适应机制的认识。该研究不仅为耐高温番茄遗传改良提供了PSKR1、RBOHB及其关键磷酸化位点等新的分子靶标，同时表明外源PSK能够有效缓解高温对花粉的伤害，为利用环境友好型小肽调节剂提升作物高温韧性和稳定产量提供了新的技术思路。
浙江大学农业与生物技术学院的在读博士生梁潇和访问学者李芳芳（现为浙江开放大学副教授）为论文共同第一作者，师恺教授为论文通讯作者。英国伯明翰大学Foyer CH教授、上海交通大学高起飞副教授等国内外合作团队参与了本研究。该研究得到国家自然科学基金、浙江省农业农村厅“三农九方”科技协作计划等项目资助。
论文网址：
https://doi.org/10.1093/plcell/koag266
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