水稻低温感受器下游调控机制研究获进展

温度是影响水稻品种形成和地域分布的主要环境因子。亚洲栽培稻分为籼稻和粳稻两个亚种，籼稻低温耐受性较弱，主要分布在我国华南和淮河以南的热带/亚热带地区；粳稻低温耐受性较强，主要分布于我国北部和东北部。目前，学界对籼、粳稻低温耐受性差异的分子基础已有一定的了解，低温感受器编码基因COLD1在籼、粳稻之间存在明显差异，COLD1中单个核苷酸变化能够明显改变水稻的耐寒性。低温感受器下游信号通路众多，但哪些调控途径在籼/粳稻耐寒性差异形成中发挥关键作用尚不清楚。

中国科学院院士、中科院植物研究所研究员种康课题组继发现水稻低温感受器COLD1之后，致力于解析其下游调控途径。研究人员通过多组学分析发现，维生素E-维生素K1亚网络是COLD1下游低温应答通路，也是籼、粳稻低温耐受性差异形成的关键调控点。研究人员从粳稻日本晴为供体的籼稻93-11单片段代换系入手，选取低温耐受性提升至近粳稻水平的代换系，基因组序列分析表明COLD1位于代换片段区域；转录组分析发现，代换系与日本晴中低温应答变化规律相似的通路集中于泛醌/萜醌代谢网络（包括维生素合成途径）；代谢组分析进一步聚焦到叶绿体中维生素E和维生素K1代谢途径；转录/代谢双组学相关性网络分析表明，维生素E-维生素K1亚网络是代换系低温耐受性提升的核心调控点。转基因材料分析验证此亚网络确为COLD1下游途径。研究人员通过多组学与遗传材料相结合的分析手段，揭示了低温信号被植物感知后的下游传导途径，挖掘了籼粳不同低温耐受性形成的关键调控点，为水稻耐寒分子育种奠定了理论基础并供可操作的靶点和材料。……