水稻是一種冷敏感作物，隨著全球氣候的變化，低溫成為影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主要威脅因素之一。水稻冷害，包括延遲性冷害和孕穗期冷害，苗期是水稻延遲型冷害的關(guān)鍵時期，苗期水稻遭遇冷害，表現(xiàn)出葉片發(fā)黃、分蘗數(shù)減少、根系活性降低或死亡。挖掘水稻冷脅迫調(diào)控基因并解析其功能，對穩(wěn)定國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障糧食安全具有重要的理論和應(yīng)用價值。

　　近日，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所卜慶云研究團(tuán)隊在水稻苗期冷脅迫調(diào)控基因鑒定及分子機制解析方面取得新的進(jìn)展。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)MAPK級聯(lián)信號成員OsMAPK6是苗期冷脅迫的一個新的正調(diào)控因子，OsMAPK6組成型激活形式的過表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株(CAMAPK6-OE)苗期耐冷性顯著提高，表現(xiàn)為低溫脅迫下幼苗存活率升高、離子滲透率下降、苔盼藍(lán)染色程度降低、冷脅迫響應(yīng)基因OsTPP1和OsCBFs的表達(dá)水平顯著升高;而osmapk6突變體(dsg1)與之完全相反。這說明OsMAPK6正向調(diào)控水稻苗期耐冷性。深入分析發(fā)現(xiàn)，OsMAPK6能夠結(jié)合并磷酸化低溫脅迫正調(diào)控基因OsICE1和OsIPA1.進(jìn)而增強它們的蛋白穩(wěn)定性。該項研究解析了OsMAPK6正向調(diào)控水稻苗期耐冷性的分子機制，豐富了水稻苗期冷脅迫信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為水稻分子育種提供理論參考和基因資源。

　　研究成果于2023年12月發(fā)表在中科院一區(qū)Top期刊《Theoretical and Applied Genetics》上，東北林業(yè)大學(xué)博士研究生劉佳麗和碩士研究生劉佳欣為論文共同第一作者，東北地理所卜慶云研究員和田曉杰副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到黑龍江省自然科學(xué)基金項目(YQ2022CO38)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項目(2021229)和中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所青年科學(xué)家小組項目(2023QNXZ02)聯(lián)合資助。

OsMAPK6-OsICE1/OsIPA1信號級聯(lián)響應(yīng)水稻低溫脅迫的模式圖

　　論文信息：Liu Jiali#, Liu Jiaxin#, He Mingliang, Zhang Chuanzhong, Liu Yingxiang, Li Xiufeng, Wang Zhenyu, Jin Xin, Sui Jingjing, Zhou Wenyan, Bu Qingyun*, Tian Xiaojie*. OsMAPK6 positively regulates rice cold tolerance at seedling stage via phosphorylating and stabilizing OsICE1 and OsIPA1. Theoretical and Applied Genetics, 2023. 137: 10.

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　　https://link.springer.com/article/10.1007/s00122-023-04506-8