近日，我校林学院林木分子遗传育种创新工作室在知名学术期刊Industrial Crops and Products（中科院1区TOP，IF=6.2）接连发表了题为“PagHSF4 mediates the biosynthesis of jasmonic acid and plant hormone signal transduction to regulate the growth and development as well as salt stress tolerance of poplar”和“ERF194 regulates poplar leaf development via the starch and sucrose metabolism under natural environments”的研究论文。

植物由于自身生长的固着性，在长期适应性进化的过程中逐渐形成了复杂的基因调控网络，用于精细调节自身的生长发育及胁迫应答过程。植物的基因调控网络涉及到多层次的调控机制，包括转录因子、miRNA分子、激素信号传导等，这些调控因子相互作用，形成了复杂的调控回路，以确保植物能够在多变的环境中生存和繁衍。其中，转录因子作为植物中重要的调节蛋白，可以通过与下游靶基因启动子上的顺式作用元件识别结合进而激活/抑制其表达或与蛋白质互作协同发挥其调控功能，在植物生长发育、胁迫应答、次生代谢等重要生命活动中发挥关键作用。热休克因子（HSF）和乙烯响应因子（ERF）作为植物转录因子家族的重要组成部分，在介导植物发育过程、环境胁迫适应等方面发挥着重要作用。

（1）转录因子PagHSF4介导茉莉酸生物合成及植物激素信号转导调控杨树生长发育及耐盐性

本研究表明，在杨树中过表达PagHSF4会导致植株发生显著的表型变化，包括高生长受阻、生物量积累减少、茎节间数减少、茎直径增加、叶片卷曲增强、叶面积增大、叶细胞数量增加、叶柄伸长、气孔关闭以及耐盐性下降。而PagHSF4抑制表达杨树植株除气孔开度增加外，与非转基因对照间没有显著表型差异，这说明PagHSF4基因可能存在部分功能冗余。进一步分析表明，PagHSF4通过调节关键下游靶基因表达（LHY2、PIF3、MBF1C、TCF1、MGD2、HMP41、TBL38），上调茉莉酸生物合成通路关键酶基因表达增加茉莉酸生物合成，以及介导植物激素信号转导通路来实现其功能。这些发现加深了对林木HSF转录因子作用的理解，特别是在植物激素生物合成和信号转导机制方面。

图1 PagHSF4调控杨树生长发育及耐盐性的作用机制图

我校林学院赵凯副教授为论文第一作者，王升级副教授为论文通讯作者，杨秀云教授和杜淑辉副教授、北京林业大学郑唐春副教授为该研究提供了指导和帮助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121582

（2）ERF194在自然环境下通过淀粉和蔗糖代谢调节杨树叶片发育

自然环境条件下的田间栽培对比实验结果表明，尽管过表达ERF194基因抑制了杨树叶片大小的发育，但诱导其叶片增厚、变密，且表皮细胞数量增加。进一步的分析结果表明，ERF194对叶片发育的调控主要是通过调节淀粉和蔗糖代谢来实现的，特别是通过诱导下游基因HKL1的表达，进而抑制代谢产物α,α-海藻糖和海藻糖-6-磷酸的生物合成。此外，本研究还初步鉴定了ERF194的上游调控基因，即SRM1和MYB61。这些发现为全面阐明转录因子ERF194在调控杨树生长发育，尤其是叶片发育中的功能提供了理论和实验数据支持。

图2 ERF194调控杨树叶片发育的机制模型

我校林学院王升级副教授为论文第一作者，赵凯副教授和郭晋平教授为论文通讯作者，王林副教授为该研究提供了指导和帮助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121626

以上研究得到了农业生物育种国家科技重大专项（2023ZD04056）、山西省基础研究计划项目（202303021211091, 202103021223150）、山西农业大学生物育种工程项目（YZGC140）的联合资助。