水稻是一种冷敏感作物，随着全球气候的变化，低温成为影响水稻产量和品质的主要威胁因素之一。水稻冷害，包括延迟性冷害和孕穗期冷害，苗期是水稻延迟型冷害的关键时期，苗期水稻遭遇冷害，表现出叶片发黄、分蘖数减少、根系活性降低或死亡。挖掘水稻冷胁迫调控基因并解析其功能，对稳定国家经济发展和保障粮食安全具有重要的理论和应用价值。
近日，中国科学院东北地理与农业生态研究所卜庆云研究团队在水稻苗期冷胁迫调控基因鉴定及分子机制解析方面取得新的进展。研究团队发现MAPK级联信号成员OsMAPK6是苗期冷胁迫的一个新的正调控因子，OsMAPK6组成型激活形式的过表达转基因植株(CAMAPK6-OE)苗期耐冷性显著提高，表现为低温胁迫下幼苗存活率升高、离子渗透率下降、苔盼蓝染色程度降低、冷胁迫响应基因OsTPP1和OsCBFs的表达水平显著升高;而osmapk6突变体(dsg1)与之完全相反。这说明OsMAPK6正向调控水稻苗期耐冷性。深入分析发现，OsMAPK6能够结合并磷酸化低温胁迫正调控基因OsICE1和OsIPA1.进而增强它们的蛋白稳定性。该项研究解析了OsMAPK6正向调控水稻苗期耐冷性的分子机制，丰富了水稻苗期冷胁迫信号调控网络，为水稻分子育种提供理论参考和基因资源。
研究成果于2023年12月发表在中国科学院一区Top期刊《Theoretical and Applied Genetics》上，东北林业大学博士研究生刘佳丽和硕士研究生刘佳欣为论文共同第一作者，东北地理所卜庆云研究员和田晓杰副研究员为论文共同通讯作者。该研究得到黑龙江省自然科学基金项目(YQ2022CO38)、中国科学院青年创新促进会项目(2021229)和中国科学院东北地理与农业生态研究所青年科学家小组项目(2023QNXZ02)联合资助。
OsMAPK6-OsICE1/OsIPA1信号级联响应水稻低温胁迫的模式图
论文信息：Liu Jiali#, Liu Jiaxin#, He Mingliang, Zhang Chuanzhong, Liu Yingxiang, Li Xiufeng, Wang Zhenyu, Jin Xin, Sui Jingjing, Zhou Wenyan, Bu Qingyun*, Tian Xiaojie*. OsMAPK6 positively regulates rice cold tolerance at seedling stage via phosphorylating and stabilizing OsICE1 and OsIPA1. Theoretical and Applied Genetics, 2023. 137: 10.
