近日，中國科學(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。

    水稻起源于熱帶和亞熱帶地區(qū)，對低溫脅迫非常敏感，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(xì)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(yīng)，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(shè)計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。該研究得到了國家“973”項目、NSFC項目和中科院分子模塊設(shè)計育種先導(dǎo)科技專項的資助。