随着气候变化的加剧，全球范围内极端气候事件频发，水稻等重要作物在寒冷环境中的生长受到严重威胁。低温是限制水稻产量和分布的关键环境因素之一，尤其对亚洲大部分水稻种植区影响深远。因此，如何提升水稻的耐寒性一直是农业科研的重点课题。

    近日，湖南农业大学农学院水稻逆境生物学团队在国际知名期刊Theoretical and Applied Genetics（理论与应用遗传学）在线发表了题为“Unlocking ABA’s role in rice cold tolerance: insights from Zhonghua 11 and Kasalath”的研究论文，揭示了ABA信号通路在水稻耐寒性中的关键的关系，特别是OsWRKY71-OsABA8ox1和OsbZIP73-OsNCED5两个关键的信号通路在助力水稻耐寒性起关键作用。这项研究不仅深入解析了水稻在低温胁迫下的分子反应机制，还为寒冷地区水稻品种的育种提供了宝贵的理论支持。

    本研究揭示了转录因子OsbZIP73和OsWRKY71在低温胁迫下对ABA合成与代谢的差异性调控机制。Kasalath，在低温条件下，OsbZIP73Ind激活ABA合成基因OsNCED5Ka的表达，而OsWRKY71Ka未能有效抑制ABA代谢基因OsABA8ox1的表达，导致ABA过度积累。这种失衡使Kasalath在低温下表现出较弱的耐冷性。相比之下，ZH11中OsbZIP73Jap抑制了ABA合成基因OsNCED5ZH11的表达，而OsWRKY71ZH11有效抑制了ABA代谢基因OsABA8ox1的表达，从而维持了ABA的稳态（图1）。这种精准的调控机制帮助ZH11在低温胁迫下快速响应并增强耐冷性。

    这一调控差异清楚地解释了ZH11与Kasalath在低温胁迫下的耐寒性强弱差异，为深入理解水稻ABA信号通路与抗寒性之间的关系提供了新视角。

图1. ABA信号通路在水稻Kasalath和ZH11的作用机制

    农学院硕士研究生李文宇为该文第一作者，刘次桃副教授为通讯作者；湖南女子学院段美娟研究员，杂交水稻全国重点实验室袁定阳研究员为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32272050，U21A20208)，国家耐盐碱水稻技术创新中心项目（2022PT1005），湖南省科技创新计划（2021NK1012, 2023NK1010）的资助。

    第一作者简介：李文宇，农学院2022级硕士研究生，2022—2024年研究生A类奖学金；2024年12月获农学院第二届“隆平创新论坛—研究生论坛”竞赛一等奖。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s00122-024-04810-x 

通讯员：刘次桃