发布人:     发布日期: 2024-04-02    浏览次数:

水稻起源于热带和亚热带，对低温十分敏感，当温度低于15℃时水稻便无法正常生长。有统计显示，每年低温冷害导致我国水稻减产约50亿kg。近年来，因直播稻大面积推广以及水稻种植区域不断由热带、亚热带向高海拔、高纬度地区扩张，水稻遭受低温冷害的频率有增加趋势。低温冷害已成为限制我国水稻生产的一大瓶颈。因此，挖掘调控水稻耐冷性的关键基因，研究其作用机理，对防控水稻低温冷害具有重要意义。

近日，南京农业大学农学院植物环境适应分子遗传研究课题组在New Phytologist发表了题为“A major gene for chilling tolerance variation in Indica rice codes for a kinase OsCTK1 that phosphorylates multiple substrates under cold”的研究论文，克隆并揭示了水稻耐冷基因CTK1通过磷酸化多个底物调控水稻耐冷性的分子机制。

该研究以包含413份品种的水稻自然群体RDP1为材料，以6℃低温处理2天常温28℃恢复7天后，三叶期水稻第二片叶子的绿叶长度占叶片总长度的比值作为耐冷指数，通过全基因组关联分析，定位并克隆了水稻苗期耐冷性关键调控基因CTK1。CTK1编码一个I型酪蛋白激酶。耐冷性分析发现CTK1功能缺失显著降低水稻的耐冷指数和存活率并提高离子渗漏率，而其过表达显著提高水稻耐冷指数和存活率并降低离子渗漏率。单倍型分析证明CTK1编码区的一个12bp碱基插入赋予其更高的激酶活性和耐冷性。同时通过磷酸化蛋白组学和体内/外蛋白磷酸化分析实验对其潜在底物进行了筛选和鉴定，最终证明CTK1可通过磷酸化酸性核糖体蛋白P3B、门控钙离子通道蛋白CNGC9和丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶MKP1等多个底物正调控水稻苗期耐冷性。

南京农业大学农学院在读博士生吴佳雯、已毕业博士研究生刘慧敏和张燕为论文共同第一作者，南京农业大学农学院植物环境适应分子遗传研究课题组华健教授和邹保红副教授为通讯作者，课题组的卢珊副教授和江苏省农业科学院的魏利辉研究员也参与该研究。研究得到了科技创新2030-农业生物育种重大项目和江苏省农业自主创新项目等资助。

全文链接：https://doi.org/10.1111/nph.19696。