科學家揭示水稻耐寒調節新途徑

全球氣候變化引起的局部溫度異常直接威脅作物生產。對作物耐受低溫的機制進行研究，有利於基於分子設計的作物遺傳改良工作的開展。目前，水稻耐寒信號轉導途徑框架業已建立，但其成員間的調節機制卻知之不多。

中國科學院院士、中科院植物研究所種康率領的研究團隊，針對OsbHLH002為核心的調控途徑開展研究，揭示了調控水稻對低溫響應和耐受的新途徑。OsbHLH002是水稻bHLH轉錄因子家族一百多個成員之一，是耐寒信號途徑中的核心成員。該蛋白與擬南芥ICE1蛋白同源性最高，因此也被稱作OsICE1。研究表明，有絲分裂原蛋白激酶OsMAPK3和泛素連接酶OsHOS1能夠精細調節OsbHLH002的活性與積累，進而導致滲透保護劑海藻糖的合成，從而賦予水稻耐寒性。

研究發現，當水稻遇到低溫脅迫時，OsMAPK3被激活，通過直接磷酸化OsbHLH002增強後者的轉錄激活能力。同時，此二者之間的相互作用抑制了OsHOS1與OsbHLH002之間的相互作用，進而減少了OsbHLH002的泛素化和降解過程。不斷累積的高活性OsbHLH002有效激活了海藻糖-6-磷酸磷酸酶基因OsTPP1的表達，水解海藻糖-6-磷酸，提高滲透保護劑海藻糖含量，增強水稻的耐寒性。

該研究通過轉錄因子OsbHLH002，建立起激酶級聯信號、滲透保護物質和非生物脅迫之間的聯繫，揭示了OsMAPK3—OsbHLH002—OsTPP1調控水稻對低溫響應和耐受的新途徑，對於水稻分子設計育種具有重要理論意義。

12月18日，相關研究成果發表在Developmental Cell上，研究工作得到了農業部、中科院和國家自然科學基金委員會的資助。（來源：中國科學院植物研究所）

OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1途徑調節水稻耐寒性模式圖

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