近日，中國(guó)科學(xué)院植物研究所種康研究組的研究成果于2月26日在線(xiàn)發(fā)表于Cell 期刊。他們與中國(guó)水稻研究所及其他合作者合作，發(fā)現(xiàn)了水稻感受低溫的重要QTL基因COLD1及其人工馴化選擇的SNP賦予粳稻耐寒性的新機(jī)制。

    水稻起源于熱帶和亞熱帶地區(qū)，對(duì)低溫脅迫非常敏感，尤其是苗期和孕穗期，這限制了其種植的地理位置。人工馴化和選擇使粳稻種植延伸到年積溫較低的寒區(qū)地帶。研究發(fā)現(xiàn)，包含粳稻COLD1基因的秈稻近等基因系以及超表達(dá)該基因的粳稻材料都顯著增強(qiáng)了耐寒性，而功能缺失突變體COLD1-1或反義基因株系卻對(duì)冷非常敏感。該基因編碼一個(gè)G-蛋白信號(hào)調(diào)節(jié)因子，定位于細(xì)胞質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。冷處理時(shí)，COLD1與G-蛋白α亞基RGA互作，激活Ca2+通道，觸發(fā)下游耐寒防御反應(yīng)，而后加速G-蛋白GTP酶活性以平衡G-蛋白動(dòng)態(tài)活性。該實(shí)驗(yàn)分析了127個(gè)不同水稻品種和野生稻中COLD1基因序列，發(fā)現(xiàn)了7個(gè)SNP，其中粳稻特異的SNP2影響了COLD1活性而賦予粳稻耐寒性。該成果揭示了通過(guò)馴化得到的COLD1等位基因和特異SNP賦予水稻耐寒性的新機(jī)制。COLD1模塊可直接用于對(duì)超級(jí)雜交稻親本93-11和其它秈粳稻的耐寒性改良，對(duì)基于分子設(shè)計(jì)培育水稻耐寒新品種具有重要的應(yīng)用前景。

    種康研究組的馬云、戴曉燕、徐云遠(yuǎn)和羅偉為該文的共同第一作者。該研究得到了國(guó)家“973”項(xiàng)目、NSFC項(xiàng)目和中科院分子模塊設(shè)計(jì)育種先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)的資助。