辣椒響應低溫脅迫的研究進展

摘要：辣椒是一種十分重要的蔬菜作物和調味品，因其具有獨特的辛辣味和豐富的營養(yǎng)物質而深受人們的喜愛，具有巨大的經濟價值。近年來隨著消費需求的增加，辣椒的種植面積也在不斷擴增，但是辣椒的產量常常受到外界環(huán)境的影響。辣椒是喜溫性蔬菜作物，低溫脅迫嚴重限制其生長和發(fā)育，制約了辣椒產業(yè)的發(fā)展。辣椒遭受低溫脅迫時，通過多個信號轉導途徑調節(jié)耐冷相關基因的表達，提高植株的耐冷性。因此，提高辣椒的耐低溫性，挖掘辣椒低溫脅迫響應基因，剖析辣椒低溫脅迫響應基因的作用機制，對培育耐低溫脅迫辣椒品種具有十分重要的現實意義和應用價值。從辣椒響應低溫脅迫的組學機制、關鍵基因以及提高辣椒的抗冷性措施等方面進行綜述，初步闡述了辣椒低溫脅迫響應基因及其作用機制，探討了該領域研究中存在的問題和今后研究的重點，以期為進一步揭示辣椒響應低溫脅迫的分子調控機制及耐寒品種的選育提供參考依據。

關鍵詞：辣椒；低溫脅迫；組學機制；響應基因；進展

中圖分類號：S641.301" 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2025）04-0008-08

收稿日期：2024-03-22

基金項目：河南省科技攻關項目（編號：232102110260）。

作者簡介：張 蓓（1994—），女，河南鄭州人，碩士，研究實習員，主要從事蔬菜種質資源與遺傳育種研究。E-mail：1141209419@qq.com。

通信作者：任福森，研究員，主要從事蔬菜育種研究。E-mail：renfusen@126.com。

溫度是限制植物生長的主要環(huán)境因素之一，極端溫度條件對植物的生長和發(fā)育產生持續(xù)的負面影響，導致代謝紊亂，降低植物的產量和品質［1］。辣椒是一種富含營養(yǎng)物質的蔬菜作物，除鮮食外還可作為調味品和觀賞植物［2］。辣椒原產于美洲熱帶地區(qū)，極易受寒冷溫度的影響，屬于冷敏性植物。辣椒植株在21～27 ℃生長良好，在12 ℃以下生長減緩，持續(xù)低于12 ℃時可能受害，低于5 ℃植株易遭冷害死亡，因此在北方設施生產中對溫度的控制較為嚴格。低溫脅迫是辣椒最嚴重的非生物脅迫之一，是全球辣椒產業(yè)的主要制約因素，威脅著作物生產和糧食安全［3-4］。低溫脅迫通過直接抑制代謝反應和間接產生滲透脅迫和氧化脅迫，降低光合作用，抑制根、莖、葉的新陳代謝，從而影響植物的生長發(fā)育。辣椒對低溫脅迫的響應是一個多因素的機制，涉及不同的生理、基因組和代謝調控網絡。目前，國內外學者們已對辣椒的低溫抗性及耐冷性表現開展了很多研究。早期的研究主要著重于低溫環(huán)境下辣椒的生理生化響應，隨后進行了辣椒低溫抗性的基因表達、分子育種以及組學研究。

鑒于此，筆者通過對近年來國內外在辣椒響應低溫脅迫方面取得的研究成果進行梳理總結，并對現階段研究中的不足及重點提出相關展望，以期為緩解低溫對辣椒的危害提供一定的科學依據。

1 組學機制研究

隨著辣椒基因組測序的完成，已有不少學者利用高通量測序手段從組學水平挖掘出新的低溫響應基因、蛋白質和代謝物，為深入了解辣椒低溫響應機制以及培育耐冷性品種提供理論支撐。

1.1 蛋白質組

為了解油菜素內酯（BR）緩解辣椒冷脅迫的分子機制，利用iTRAQ技術，在低溫（Chill）和Chill+2，4-表油菜素內酯（EBR）處理中鑒定出346個差異表達蛋白（DEP），包括217個上調蛋白和129個下調蛋白。進一步分析發(fā)現，EBR可通過增加能量供應、增強活性氧的清除能力、減少細胞損傷、加速低溫脅迫下辣椒幼苗的新陳代謝，從而提高辣椒幼苗的耐冷性［5］。低溫貯藏能有效延長采后果實壽命，但也容易使果實發(fā)生冷害。對照組和冷藏果實的蛋白質組學比較分析表明，冷害（CI）誘導的甜椒果實主要變化與氧化還原穩(wěn)態(tài)和碳水化合物代謝有關。此外，烯醇化酶和GAPDH可能是在冷害發(fā)生中起關鍵作用的蛋白［6］。新的研究表明，利用茉莉酸甲酯（MeJA）處理，能夠通過抑制MYC2-JA信號通路，增強抗壞血酸-谷胱甘肽（AsA-GSH）循環(huán)，減輕膜脂損傷，抑制細胞壁解聚，激活CMAT-CBF-ICE途徑，從而減輕甜椒果實冷害［7］。此結果說明，植物激素能夠緩解辣椒的冷害程度，增強其對冷脅迫的耐受性。

有學者利用蛋白質組學和乙酰化組學對2種不同抗寒水平的辣椒品種進行分析，發(fā)現PSⅡ光系中PsbO和PsbR蛋白以及PSⅠ光系中PsaN蛋白的乙酰化可以調控辣椒葉片對冷脅迫的響應，碳同化關鍵酶（如核酮糖二磷酸羧化酶）的乙酰化水平降低，導致碳同化能力和光合效率降低，降低了辣椒葉片的耐冷性［8］。隨后，又有學者對不同抗寒水平的青椒果實進行蛋白質組學和代謝組學分析，發(fā)現甘油二酯激酶、β-葡萄糖苷酶、抗壞血酸過氧化物酶、谷胱甘肽S-轉移酶和關鍵代謝產物硬脂四烯酸、植物鞘氨醇、海藻糖、四氫葉酸等的豐度差異對青椒的耐寒性起關鍵作用。另外，耐冷甜椒品種 cv.130 表現出的冷藏耐受性與其他代謝物對膜脂質穩(wěn)態(tài)的調節(jié)有關，包括可溶性糖、抗氧化劑和多酚的水平［9］。

1.2 轉錄組

轉錄組分析能快速、高通量檢測參與逆境脅迫應答的差異基因，是植物逆境生物學研究的重要手段。適當施用植物激素能提高辣椒的耐冷性，對低溫冷藏并用50 μmol/L MeJA作為乙烯反應抑制劑處理的辣椒進行轉錄組分析。MeJA處理上調了辣椒中與脅迫響應相關的過氧化物酶和過氧化氫酶基因，以及乙烯信號因子中的乙烯響應因子（ERF）家族和MAP激酶。此外，MeJA還上調了辣椒長期冷藏過程中ERF和JA生物合成基因的表達。總之，MeJA能夠使辣椒響應冷脅迫和乙烯信號，有助于防止冷害［10］。對低溫冷藏的辣椒進行EBR處理，分析未處理和處理的辣椒在低溫冷藏下轉錄組的變化，發(fā)現有656個差異表達基因為EBR誘導的冷響應基因，功能富集分析發(fā)現BR在轉錄水平上通過轉錄活性、信號轉導和代謝穩(wěn)態(tài)的組合來誘導辣椒對冷脅迫的耐受性［11］。

對不同低溫貯藏條件下的甜椒果實進行轉錄組分析發(fā)現，甜椒果實冷害過程中編碼41個家族轉錄因子的250個轉錄因子（TF），主要集中在生物膜穩(wěn)定性、脫水和滲透調節(jié)以及植物激素信號轉導過程，主要包括AP2/ERF、MYB、NAC、C2H2、WRKY、HB-HD-ZIP和bHLH轉錄因子，其中90個上調和160個下調［12］。對甜椒幼苗的莖稈在冷脅迫下的轉錄組分析發(fā)現，差異表達基因（DEG）參與催化活性、對溫度刺激的反應、氧化還原酶活性、應激反應、磷酸鹽離子轉運和對脫落酸的反應。KEGG通路分析發(fā)現，上調表達的DEG與類黃酮生物合成、生物堿生物合成和植物晝夜節(jié)律途徑有關；而下調的DEG與絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號和植物激素信號轉導途徑有關［13］。以耐冷（CT）和冷敏（CS）辣椒為材料，在冷-復溫處理下進行生理指標和轉錄組分析，在冷處理期間，CT和CS分別觀察到7 333、5 953個DEG，這些DEG顯著富集在與光合作用、植物激素信號轉導和DNA損傷修復相關的通路中，主要有ERF、bHLH、MYB、NAC等轉錄因子，其中ERF是最大的轉錄因子家族［14］。這些研究結果為進一步揭示辣椒耐冷性提供了豐富的基因資源。

1.3 代謝組

利用轉錄組和代謝組分析了冷敏（XS）和耐冷（GZ）辣椒品種對冷脅迫的響應，分析表明DEG主要參與氨基酸生物合成、植物激素信號轉導和MAPK信號通路，DEG主要為游離多胺（PAs）、植物激素和滲透調節(jié)物質。此外，辣椒響應低溫脅迫的主要途徑是由 ICE-CBF-COR（冷調節(jié)）途徑、Ca2+ 信號、MAPK 信號和活性氧 （ROS） 信號的調節(jié)介導的［15］。采用轉錄組和代謝組分析來評估耐冷和冷敏辣椒品種的冷應激反應，富集分析表明，DEG主要與MAPK信號通路、激素信號通路以及初級和次級代謝相關。此外，在冷脅迫6 h后，鑒定出21種顯著差異積累的代謝物。綜合分析顯示，54個與代謝物相關的基因富集在5個不同的通路中。在寒冷脅迫下，參與碳水化合物代謝、TCA循環(huán)和類黃酮生物合成途徑的大多數基因和代謝物在耐冷辣椒中上調表達［4］。將耐冷和冷敏品種的辣椒果實進行冷處理后，對其種子進行轉錄組-代謝組整合分析，發(fā)現3 140個DEG，主要與茉莉酸合成和信號傳導相關，其中，CaERF1/3 _ 1/5/10是對耐冷辣椒基因型耐冷性有積極貢獻的關鍵基因，而CaDREB3和CaERF11是負調控冷敏感辣椒基因型耐冷性的關鍵基因。因此，茉莉酸合成和信號的調控網絡以及ERF家族基因的調控可能有助于辣椒果實的冷響應［16］。這些研究為進一步開發(fā)耐冷型辣椒品種提供了信息，為提高辣椒采后果實品質提供了依據。

2 響應低溫脅迫的關鍵基因

2.1 轉錄因子

轉錄因子在植物低溫響應信號通路中起著核心作用，在此過程中它們可以直接或間接調控下游一系列相關基因的表達，使植物適應低溫逆境。目前，已經在擬南芥、番茄等模式植物中鑒定了許多參與低溫應答網絡調控的轉錄因子。而在現有的研究中，參與辣椒低溫脅迫的主要轉錄因子有AP2/ERF、MYB、NAC、bHLH、WRKY等。

2.1.1 AP2/ERF 轉錄因子

AP2/ERF轉錄因子家族是與冷脅迫相關的最重要的轉錄因子家族之一，與其他轉錄因子家族，如MYB、NAC、bHLH和bZIP相互關聯(lián)，以增強冷脅迫耐受性［17］。AP2/ERF是一個龐大的家族，分為 AP2、ERF、RAV 和DREB等4個亞家族，與植物低溫脅迫關系密切的是ERF和DREB這2個亞家族。

ERF轉錄因子主要參與植物應對非生物脅迫的多條信號途徑，如 ABA（脫落酸）、乙烯、茉莉酸等。辣椒CaERF109基因的表達受低溫誘導，可能參與辣椒低溫脅迫應答［18］。在辣椒中沉默CaERF043后，植物體內丙二醛（MDA）含量增加，葉綠素含量及低溫防御相關基因的表達量下降，降低了植株對低溫抗性［19］。CaPF1是一個新的ERF蛋白，其過表達通過激活涉及PR和COR基因表達的信號通路，從而提高轉基因擬南芥植株的耐凍性［20］。進一步研究表明，CaPF1受乙烯、茉莉酸甲酯等激素以及鹽、低溫、甘露醇等脅迫的誘導表達，異源表達CaPF1能夠增強擬南芥對病原菌（P.syringae pv.tomato DC3000）以及凍害（-6 ℃）的抗性。同時，馬鈴薯中異源表達CaPF1基因顯著提高了其對低溫、高溫、重金屬等非生物逆境因子的抗性［21］。

DREB又稱CBF，在植物冷響應調控網絡中起著“分子開關”的作用。辣椒CaCBF1A和CaCBF1B是受低溫脅迫誘導產生的，當植株恢復到25 ℃時，其轉錄水平在40 min內顯著下降，長期暴露于低溫時CaCBF1A和CaCBF1B則持續(xù)表達［22-23］。異源過表達甜椒CfCBF3導致脂肪酸不飽和度增加，減輕了低溫脅迫對轉基因煙草植株的傷害［24］。而且，CaCBF1A、CaCBF1B和CfCBF3均通過非ABA依賴途徑參與辣椒的冷響應。有報道稱，在中國辣椒基因組中鑒定獲得8個CBF基因家族轉錄因子，并且8個CBF基因對低溫脅迫均有不同程度的響應［25］。

2.1.2 MYB 轉錄因子

MYB轉錄因子作為植物中數量最多的轉錄因子家族之一，是控制植物發(fā)育、代謝和響應生物、非生物脅迫的調控網絡中的關鍵因子［26］。有報道稱，從辣椒基因組中篩選到172個MYB轉錄因子，根據MYB結構域重復數，將辣椒MYB分為1R、2R（R2R3）、3R、6R等不同類型，其中，R2R3型居多，6R亞組為辣椒所特有［27］。有研究發(fā)現辣椒CaMYB為R2R3-MYB類型，其轉錄水平被NaCl、甘露醇、低溫脅迫和ABA明顯上調，早期還受 H2O2誘導［28］。CaMYB306過表達植株對冷脅迫更敏感，抗氧化能力更低。CaMYB306通過抑制抗氧化防御系統(tǒng)和抑制抗寒性正調控因子CaCIPK13的轉錄活性，在低溫響應中發(fā)揮負調控作用［29］。同樣，CaMYB340在辣椒果實耐冷性中也充當負調節(jié)因子，其負調控FA（脂肪酸）去飽和度和CaCBF3的表達，受低溫（4 ℃）誘導。在低溫條件下，瞬時過表達CaMYB340降低了不飽和脂肪酸含量和膜流動性，導致冷誘導的辣椒果皮質地變差。瞬時沉默CaMYB340增加了FA去飽和度并降低了電解質滲漏，增強了果實的耐冷性［30］。

2.1.3 NAC轉錄因子

NAM、ATAF1/2和CUC2（NAC）蛋白是植物特有的轉錄因子，在調控植物逆境響應相關的轉錄重編程中發(fā)揮重要作用［31］。有研究對辣椒中的CaNAC基因家族進行了綜合分析，共鑒定出104個CaNAC基因［32］。據報道，CaNAC064和CaNAC035都正調控辣椒的耐冷性。在擬南芥中過表達CaNAC064增強了植物的耐冷性，而在辣椒中沉默CaNAC064的表達則降低了植物的耐冷性。此外，CaNAC064在植物細胞中與低溫誘導的單倍體蛋白酶蛋白相互作用［33］。而CaNAC035的表達不僅可以由低溫誘導，還受高溫、滲透脅迫、鹽、赤霉酸（GA）、MeJA、水楊酸（SA）和ABA誘導。沉默CaNAC035基因的辣椒植株在低溫、NaCl和甘露醇處理后，受到的傷害均大于對照辣椒植株。低溫處理后，相對應的電解質滲漏增加，MDA、H2O2和超氧自由基水平較高［34］。有研究表明，低溫（4 ℃）誘導了CaPLDα4和CaNAC1轉錄本的強烈積累，并且CaNAC1直接正向調控CaPLDα4的轉錄，從而參與低溫脅迫下膜脂的降解［35］。另外，CaNAC2基因受低溫、高鹽、ABA誘導，表明該基因通過ABA信號參與對冷、鹽脅迫的響應。與對照植株相比，CaNAC2基因沉默增強了植株對冷脅迫的敏感性，但延緩了鹽脅迫下葉綠素的降解［36］。

2.1.4 bHLH轉錄因子

近年來，一些研究表明bHLH轉錄因子參與冷脅迫響應過程，并發(fā)揮重要作用［37］。有學者在辣椒基因組中鑒定了122個CabHLH基因，選取8個響應非生物脅迫的基因進行表達分析，冷脅迫處理后，CabHLH30、CabHLH37、CabHLH42、CabHLH71和CabHLH111的表達水平上調，CabHLH11下調，CabHLH28先上調后下調，CabHLH41不變。這些上調表達的CabHLHs可能調控下游bHLH相關基因，從而增強辣椒的抗逆性［38］。據報道，CabHLH79基因是辣椒抗寒耐鹽通路中的一個關鍵調控因子，并且CabHLH79～CaNAC035可能形成了一個特異的調控模塊在辣椒抗寒耐鹽通路中發(fā)揮重要調控作用［39］。研究發(fā)現，辣椒CabHLH035的表達受冷處理誘導，CabHLH035在擬南芥中的過表達通過保護質膜完整性來改善冷脅迫耐受性。在低溫脅迫下，CabHLH035與CaCBF1A和CaAPX的上游區(qū)域結合，從而調節(jié)其mRNA表達水平。因此，CabHLH035可能通過不依賴CBF和ROS的途徑促進辣椒的耐寒性［40］。光敏色素互作因子PIFs作為bHLH轉錄因子的一個亞家族，參與調控植物的光依賴型生長發(fā)育。有研究鑒定了6個辣椒PIF基因，表達分析表明，CaPIF8可以正向調控辣椒對冷、鹽脅迫的耐受性，并且可能通過誘導CBF基因增強冷脅迫耐受性，通過激活ABA生物合成基因介導鹽脅迫耐受性［41］。

2.2 其他重要蛋白基因

脫水蛋白（dehydrins，DHN）基因是CBF的下游基因，在提高植物對非生物脅迫的抗性方面具有重要作用。有研究者在辣椒基因組中發(fā)現了7個CaDHN基因，在冷脅迫下，CaDHN1/2/3/4/7的表達水平均上調，尤其是CaDHN4在冷脅迫24 h時上調了260倍，而CaDHN5/6無明顯變化。對CaDHN3進一步分析發(fā)現，CaDHN3沉默的辣椒植株對冷脅迫的抵抗力明顯低于對照植株［42］。新的研究表明，CaDHN1和CaDHN4均可能作為耐寒脅迫性的正調節(jié)因子，但其參與低溫脅迫的調控方式有所不同。CaDHN1的沉默導致辣椒植株對冷、鹽和滲透脅迫的耐受性降低，而且對ABA沒有反應，但由SA強烈誘導，表明CaDHN1可能通過ABA非依賴性但SA依賴性信號通路發(fā)揮作用［43］，而CaDHN4在ABA依賴的信號轉導途徑中具有誘導擬南芥耐冷和鹽脅迫的作用［44］。

水通道蛋白（aquaporin protein，AQP）是一種高度保守的膜蛋白，在植物響應寒冷、鹽等脅迫反應中發(fā)揮作用。辣椒CaAQP過表達通過增加氣孔開度，增加恢復階段的膜損傷率，降低轉基因煙草植株的低溫脅迫［45］。PAO基因家族廣泛參與植物響應生物脅迫和非生物脅迫，辣椒中有6個PAO基因家族成員，其中CaPAO2和CaPAO4受冷脅迫顯著上調。進一步將CaPAO2和CaPAO4在擬南芥中過表達，能提高抗氧化酶活性，降低丙二醛、H2O2和超氧化物的積累，顯著增強擬南芥的抗凍性［46］。辣椒CaALAD通過參與調控耐冷基因的相對轉錄水平、增強抗氧化系統(tǒng)和葉綠素合成來提高耐冷性。此外，CaALAD還可能通過參與硫化氫介導的信號通路來響應低溫脅迫［47］。MADS-box轉錄因子家族的一些基因也參與脅迫反應，辣椒CaMADS過表達擬南芥植株對低溫脅迫的耐受性比野生型強，在冷處理后表現出顯著較高的存活率、較低的H2O2和超氧自由基含量。表明CaMADS在低溫脅迫信號通路中作為正調控的逆境響應轉錄因子發(fā)揮作用［48］。辣椒LTSF1和LTSF2 F-box蛋白是SCF復合物的功能成分，可能通過激活抗氧化酶活性來正向調節(jié)低溫脅迫耐受性［49］。辣椒HD-ZIPI亞基因家族成員的關鍵調控因子CaATHB-12通過清除ROS參與冷脅迫耐受性［50］。CBL-CIPK模塊有助于離子穩(wěn)態(tài)、生物和非生物脅迫耐受性，CBL-CIPK途徑的功能在模式植物擬南芥中已被廣泛研究。CaCIPK13的沉默降低了對冷脅迫的耐受性，辣椒葉片中冷和花青素相關基因的轉錄水平顯著降低。相反，番茄中CaCIPK13的過表達通過增加花青素含量和活性氧清除酶的活性，提高了植株的耐寒性。此外，CaCIPK13與質膜中的CaCBL1/6/7/8相互作用具有Ca2+依賴性，表明CaCIPK13通過 CBL-CIPK 信號正向調控冷脅迫耐受性［51］。另外，沉默CaSPDS和CaTPS1均提高了辣椒對低溫脅迫的敏感性［52-53］。這些冷響應基因的挖掘，為解析辣椒響應低溫脅迫的分子機制提供了切入點。

3 提高辣椒抗冷性的措施

3.1 辣椒抗冷育種

抗冷育種是提高植物抗冷能力，抵御冷害的根本途徑，植物抗冷育種已成為植物育種的重要研究領域，其主要途徑包括雜交育種、誘變育種、基因工程育種。目前，學者們利用雜交手段培育抗冷品種的研究較多。衢椒3號是以自交系L11為母本，以自交系L19為父本育成的一代雜種，參照《辣椒耐低溫性鑒定技術標準》對其耐低溫性進行分級，衢椒3號屬于耐低溫材料［54］。誘變育種不僅可以加速育種進程，還能獲得許多變異的資源。通過空間誘變與常規(guī)育種技術相結合的方法，育成辣椒新品種宇椒7號，該品種突出特點為品質佳，豐產性好，抗逆性強、耐低溫等［55］。基因工程技術是主要依靠導入相關抗冷基因來提高植物抗冷性的一種途徑。將擬南芥抗寒基因CBF4導入辣椒，獲得具有一定抗寒性的轉基因辣椒，經冷誘導后，轉基因植株的SOD和POD活性都明顯高于對照，且轉基因植株表現出葉色濃綠、葉片肥厚、葉面積大等抗寒特征［56］。

3.2 化學調控技術提高辣椒抗冷性

3.2.1 植物激素提高辣椒抗冷性

植物內源激素在調控植物抗冷機制中起重要作用，適量施加植物生長調節(jié)劑可以有效提高植物抗冷性［57］。目前ABA、SA、6-芐基腺嘌呤（6-BA）、BR等廣泛應用于植物抗冷調節(jié)中。

研究表明，外源施加ABA主要通過增強超氧化物歧化酶和愈創(chuàng)木酚過氧化物酶活性及Mn-SOD、POD、DHAR1和DHAR2等相關基因表達，以提高辣椒對低溫誘導的氧化損傷的耐受性［58］。葉面噴施EBR通過改善光抑制、優(yōu)化吸收能和激發(fā)能的分配以及增強抗氧化防御系統(tǒng)來提高辣椒幼苗對低溫脅迫的耐受性［59］。相關研究表明，4 ℃冷脅迫25 d條件下，用磷酸三鈉（TSP）+ SA處理甜椒果實，能夠通過提高脂肪酸脫飽和效率和保水性緩解甜椒的冷害［60］。有研究表明，MeJA可能是通過降低磷脂酶D（PLD）基因的表達和活性來提高青椒果實抗冷性的。膜脂降解延遲，脯氨酸含量增加，能維持細胞膜穩(wěn)定性［61］。噴施獨腳金內酯可改善光合和抗氧化能力，提高辣椒植株對低溫的抗性［62］。

3.2.2 其他化學物質提高辣椒抗冷性

甜菜堿（GB）改善甜椒冷害與降低細胞滲漏、MDA含量和脂質過氧化有關，通過誘導POD、CAT、APX和GR等抗氧化基因表達和酶活性來提高辣椒果實的耐冷性［63］。外源性褪黑激素（MT）通過促進辣椒根系生長，改善抗氧化防御系統(tǒng)，抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)和滲透調節(jié)，增強辣椒幼苗對低溫和低光照的耐受性［64］。玉米黃質（Z）預處理通過增強抗氧化酶活性和AsA-GSH循環(huán)組分的積累以及上調 AsA-GSH 循環(huán)中的關鍵基因，顯著降低低溫弱光（LL）脅迫下辣椒幼苗ROS的積累［65］。外源玉米黃質預處理通過改善光系統(tǒng)過程、增加抗氧化性和誘導內源性玉米黃質代謝的改變，增強辣椒植株對冷卻的耐受性［66］。外源谷胱甘肽（GSH）處理可通過觸發(fā)AsA-GSH循環(huán)和提高抗氧化能力來緩解冷藏期間辣椒果實冷害［67］。

3.3 物理方法提高辣椒抗冷性

有研究表明，45 ℃熱水處理15 min能緩解甜椒果實冷藏期間冷害，這可能是由于相關酶活性的提高增強了抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)，從而減輕了甜椒果實冷害［68］。據報道，間歇升溫（IW）能有效降低CI指數，保持辣椒硬度。適宜的IW周期有效延緩了不飽和脂肪酸含量的下降，維持了較高的不飽和脂肪酸指數（ IUFA ），有助于保持辣椒細胞膜的完整性［69］。有報道稱，熱水處理結合薄膜包裝可通過增加多胺水平的機制來延緩甜椒果實的冷害和腐爛［70］。

3.4 水肥耦合及抗冷鍛煉

合理施肥對植物的生長發(fā)育非常重要，適當施用有機肥可以提高植物的抗逆性，對其產量和品質也有提升。有研究者發(fā)現，適當施用有機肥可以有效增強辣椒的抗寒性［71-72］。植物對低溫脅迫的抗性有一個適應過程，在植株將要受到冷害之前，逐步降低溫度，讓植物預先經歷適當的低溫鍛煉，可以有效增強植物的耐冷性。低溫脅迫下，經過低溫馴化處理的辣椒幼苗株高、莖粗增長量高于未經低溫馴化的辣椒幼苗，而Pn、Gs、Tr、Fv/Fm和ФPSⅡ下降幅度以及Ci值升高幅度均小于未經過低溫馴化的，因此低溫馴化有助于提高辣椒的抗寒性［73］。辣椒果實預先經歷低溫處理，也能增強其對低溫的耐受度。將辣椒置于冰水混合物中進行預冷處理，有利于保持辣椒的采后品質，緩解整個貯藏期間硬度的損失，從而延長貨架期［74-75］。低溫預處理（LTC）結合MeJA處理能顯著延緩甜椒果實冷害的發(fā)生，并能顯著抑制冷害指數的上升，可以抑制MDA含量的增加，抑制葉綠素和維生素C含量的下降，增強POD、CAT、APX酶活性及其相關基因的表達。總之，LTC結合MeJA處理可作為提高甜椒果實采后冷害抗性的有效技術［76］。冷激、草酸及其復合處理通過提高抗氧化酶活性和脯氨酸積累緩解青椒果實冷害。其中，冷激+草酸處理是減輕冷害最有效的方法［77］。

4 展望

辣椒屬于冷敏感植物，低溫對辣椒的發(fā)展具有顯著的制約作用，研究辣椒響應低溫脅迫的分子調控機制對于抗寒育種具有重要的理論和實際應用價值。近些年，辣椒響應低溫脅迫和抗寒性的研究取得了一定的進展，但與擬南芥、水稻等模式植物相比，仍處于起步階段，主要體現在以下幾個方面。第一，辣椒響應低溫脅迫的調控網絡尚不明確，以目前對寒冷調控機制的認知去培育具有強耐寒性的優(yōu)質辣椒還有一定難度。辣椒抵御低溫是一個復雜且精密的過程，辣椒耐冷性受多種特異的抗冷基因控制，不同基因之間存在著復雜的交叉調控作用。雖然目前通過轉錄組學或反向遺傳學方法鑒定了一些冷響應基因，但大多數僅停留在表達分析層面，很少有基因經過功能鑒定。此外，由于辣椒遺傳轉化體系一直未能突破，導致大多數基因在辣椒耐冷方面的確切功能還不清楚，因此無法揭示辣椒應答低溫脅迫調控網絡。第二，辣椒耐寒基因的挖掘和鑒定是零星的，而不是系統(tǒng)性的，而且目前已有的研究大多集中在單基因水平的基因功能鑒定，對交叉逆境脅迫的研究較少。然而在實際生產過程中，辣椒還會遭受高溫、干旱、高鹽等各種非生物脅迫，應加強關于辣椒對復合脅迫響應機制的研究。第三，目前常規(guī)育種仍然是耐寒性育種的主要途徑，分子育種幾乎沒有，那么如何在反復回交過程中保留所需的冷相關基因也是一個棘手的問題。其次，耐冷性相關的分子標記開發(fā)太少，以及遺傳轉化體系還沒完全建立都是導致辣椒耐冷性分子育種發(fā)展緩慢的重要因素。

基于辣椒基因組測序的完成以及組學和現代生物信息學的不斷發(fā)展，未來可在以下幾個方面展開研究。第一，加強對辣椒耐冷相關基因的驗證，解析由重要調控因子及其上下游同源基因組成的關鍵分子模塊在耐冷反應中的功能。這將闡明低溫信號從感知到傳遞的整個傳遞鏈條，全面解析辣椒低溫信號傳導途徑。為了豐富對低溫響應機制的復雜調控網絡的認識，應該評估低溫信號與其他信號途徑如干旱、鹽和植物激素途徑之間的串擾。第二，未來整合更多方法的研究，如表型組學、蛋白質組學、代謝組學、轉錄組學、基因組學和生物信息學方法，可能會大大提高識別冷調控基因的準確性，并提供更好的候選基因，可以進一步用于分子育種。第三，辣椒遺傳轉化體系一直未能突破，并且受基因型影響較大，需要進一步優(yōu)化。應結合基因組選擇育種，將耐冷基因及其信號模塊導入到好的辣椒品種中，從而加速耐冷基因的利用，助力辣椒耐冷新種質的選育。另外，對早期發(fā)現的冷脅迫調節(jié)因子進行基因組編輯也將成為提高辣椒耐寒性和創(chuàng)制辣椒耐冷材料的重要手段。

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