近日，中国水稻研究所胡培松院士在New Crops 发表题为“Facing chilling, kinase-transcription factors relay cold tolerance signals”的评论文章，点评了浙江大学宋士勇研究员团队水稻响应低温胁迫的工作，评价该研究加深了对水稻抗寒性的认识，并为育种策略提供了宝贵的遗传资源。
https://doi.org/10.1016/j.ncrops.2024.100058
水稻起源于热带和亚热带地区，包括籼、粳两个亚种。相较于小麦、大麦等其他禾本科作物，水稻较易受到低温冷害影响。随着全球气候恶化，低温等极端天气频发，加之我国稻作区分布范围广，在东北地区、长江流域、珠江流域及部分高海拔地区种植的水稻会遭遇不同时期、不同程度的低温冷害。因此，挖掘水稻响应低温胁迫的关键基因，阐明其抗寒性的分子机制，筛选优良等位基因并通过分子育种技术提高水稻抗寒性，对解决极端天气下水稻寒害问题至关重要，有利于保障全球粮食安全。
为此，宋士勇研究员团队对突变体库进行低温苗期表型筛选，成功鉴定到一个低温敏感突变体Oserf52，并证实了OsERF52是水稻响应低温胁迫的正调控因子。值得注意的是，低温处理并不会改变OsERF52的转录水平，但会提高该蛋白的稳定性，表明其在转录后调控层面参与低温胁迫响应。进一步研究发现，SnRK2激酶家族一个成员OsSAPK9通过直接磷酸化OsERF52的Ser261位点促进OsERF52在低温下的蛋白积累，进而提高OsCBF1/2/3的转录水平，使水稻耐寒性增强。此外，该研究还发现OsERF52与转录因子OsICE1和IPA1同时存在互作，解析了OsERF52与OsICE1或IPA1以协同方式调控水稻耐寒性的机理。更有趣的是，OsERF52被OsSAPK9磷酸化之后还可以增强其与OsICE1或IPA1的相互作用，协同上调OsCBFs的表达，最终使水稻对低温的耐受性处在一个较高的水平。
更让人兴奋的是，利用碱基编辑器对水稻进行定点编辑，将OsERF52的S261替换为模拟磷酸化的D261后，在不影响大田产量的情况下显著提高水稻的耐寒性。为抗寒水稻育种工作提供了新思路。
该研究揭示一个新的水稻响应低温胁迫的正调控因子，不仅从转录调控和转录后调控层面加深对水稻抗寒性分子机制的认知，还为水稻抗寒遗传改良提供潜在的基因资源。
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https://doi.org/10.1016/j.ncrops.2024.100058
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