综述：通过基因组编辑优化转录因子培育气候适应性辣椒的策略

这篇综述系统阐述了利用CRISPR/Cas介导的基因组编辑技术靶向调控辣椒（Capsicum spp.）核心转录因子（TFs）如CaNAC、CaWRKY和CaMYB的策略，通过多组学指导的基因发现与精准编辑，协同调控渗透调节、活性氧（ROS）解毒及次生代谢物合成通路，为培育兼具气候适应性和营养品质的新一代辣椒品种提供了分子设计框架。

　　

引言

辣椒作为全球重要的经济作物，正面临气候变化引发的干旱、高温、盐胁迫及病虫害等多重压力。其3.44 Gb参考基因组中已鉴定出2153个转录因子，其中511个与胁迫响应相关。核心转录因子家族如NAC（含CaNAC035/46）、WRKY（如CaWRKY27）和MYB（如CaMYB31）通过调控渗透保护物质合成、激素信号转导（ABA/JA/SA）及次生代谢通路（如辣椒素合成），构成复杂的应激响应网络。

转录因子调控辣椒逆境适应的分子机制

CaNAC家族：CaNAC035被证实通过磷酸化级联（CaSnRK2.4介导）激活ABA合成，在冷胁迫中维持细胞稳态。其互作蛋白网络涵盖18个胁迫相关蛋白，包括光合作用关键酶。沉默该基因导致MDA和ROS积累，而过表达显著提升拟南芥生物量。
CaWRKY节点：CaWRKY27通过抑制H₂
O₂
信号负调控耐热性，同时正调控对青枯病（Ralstonia solanacearum）的抗性。最新研究发现CaWRKY01-10与CaWRKY08-4能直接激活防御基因簇抵抗疫霉（Phytophthora capsici）。
代谢调控枢纽：MYB31是辣椒素合成的核心开关，其启动子变异通过招募WRKY9增强下游基因（如Pun1、pAMT）表达。环境胁迫通过JA/ETH激素信号激活MYB31-bHLH转录复合体，驱动苯丙烷和支链脂肪酸代谢通路的协同表达。

CRISPR技术赋能辣椒精准育种

编辑系统创新：单转录单元（STU）CRISPR载体在CaERF28编辑中实现74.28%效率，而Cas12a的多重编辑能力为多基因调控提供可能。新兴的CRISPR-Combo系统通过共表达BBM1显著提升再生效率。
关键应用案例：

• 靶向敲除负调节因子CaSBP12可降低盐胁迫下的ROS积累
• 毛状根转化体系实现CaPDS基因62.5%编辑效率
• 病毒载体递送系统在茄科作物中展示抗RNA病毒潜力

挑战与突破方向

当前瓶颈包括辣椒基因型依赖的再生困难（转化效率仅0.6-1.1%）及多倍体基因组复杂性。解决方案聚焦：

1. 整合形态发生调节因子（GRF-GIF嵌合体）
2. 纳米载体递送RNP复合体
3. 表观编辑调控染色质开放状态

未来展望

建立辣椒泛基因组图谱，结合机器学习预测TF调控网络，将加速从基础研究到田间应用的转化。通过编辑转录因子顺式元件（CREs）实现环境响应型基因表达调控，有望培育出在产量、抗逆性和风味物质含量上协同优化的智能辣椒品种。