植物所等发现水稻感知冷害的分子机制

2015-03-02 | 作者: 植物研究所 | 标签: 水稻感知冷害的分子机制

水稻起源于热带和亚热带地区,对低温胁迫非常敏感,尤其是苗期和孕穗期,这限制了其种植的地理位置。人工驯化和选择使粳稻种植延伸到年积温较低的寒区地带。近日,中国科学院植物研究所种康研究组与中国水稻研究所及其他合作者合作,发现了水稻感受低温的重要QTL基因COLD1及其人工驯化选择的SNP赋予粳稻耐寒性的新机制。

研究发现,包含粳稻COLD1基因的籼稻近等基因系以及超表达该基因的粳稻材料都显著增强了耐寒性,而功能缺失突变体COLD1-1或反义基因株系却对冷非常敏感。该基因编码一个G-蛋白信号调节因子,定位于细胞质膜和内质网。冷处理时,COLD1与G-蛋白α亚基RGA互作,激活Ca2+通道,触发下游耐寒防御反应,而后加速G-蛋白GTP酶活性以平衡G-蛋白动态活性。该实验分析了127个不同水稻品种和野生稻中COLD1基因序列,发现了7个SNP,其中粳稻特异的SNP2影响了COLD1活性而赋予粳稻耐寒性。该成果揭示了通过驯化得到的COLD1等位基因和特异SNP赋予水稻耐寒性的新机制。COLD1模块可直接用于对超级杂交稻亲本93-11和其它籼粳稻的耐寒性改良,对基于分子设计培育水稻耐寒新品种具有重要的应用前景。

研究成果于2月26日在线发表于Cell 期刊。种康研究组的马云、戴晓燕、徐云远和罗伟为该文的共同第一作者。该研究得到了国家“973”项目、NSFC项目和中科院分子模块设计育种先导科技专项的资助。




水稻人工驯化选择COLD1基因感知低温机制。在人工驯化选择栽培稻的耐寒过程中获得了来自于中国野生稻的SNP2位点,该位点决定了粳稻和籼稻对低温感知的灵敏性差别,并影响COLD1对G蛋白α-亚基的GTP酶活性的调节。

来源:植物研究所

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