植物所等發(fā)現(xiàn)水稻感知冷害的分子機制

中國科學院植物研究所種康研究組的研究成果于近日在線發(fā)表于Cell?期刊。他們與中國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制。

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該基因的粳稻材料都顯著增強了耐寒性，而功能缺失突變體COLD1-1或反義基因株系卻對冷非常敏感。該基因編碼一個G-蛋白信號調(diào)節(jié)因子，定位于細胞質(zhì)膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。冷處理時，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，而后加速G-蛋白GTP酶活性以平衡G-蛋白動態(tài)活性。該實驗分析了127個不同水稻品種和野生稻中COLD1基因序列，發(fā)現(xiàn)了7個SNP，其中粳稻特異的SNP2影響了COLD1活性而賦予粳稻耐寒性。該成果揭示了通過馴化得到的COLD1等位基因和特異SNP賦予水稻耐寒性的新機制。COLD1模塊可直接用于對超級雜交稻親本93-11和其它秈粳稻的耐寒性改良，對基于分子設計培育水稻耐寒新品種具有重要的應用前景。