湖北省農(nóng)科院糧食作物研究所在水稻耐冷研究方面取得重要進(jìn)展

　　近日，湖北省農(nóng)科院糧食作物研究所水稻育種團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊《International Journal of Molecular Sciences》上在線發(fā)表了題為“Transcriptome Analysis Revealed the Dynamic and Rapid Transcriptional Reprogramming Involved in Cold Stress and Related Core Genes in Rice Seedling Stage”的論文（DOI：10.3390/ijms24031914）。省農(nóng)科院糧作所為第一完成單位，游艾青研究員和周雷研究員為共同通訊作者，博士后吳邊和碩士研究生陳思遠(yuǎn)為共同第一作者。

 

　　水稻起源于熱帶、亞熱帶，相較于小麥、大麥等作物對低溫更加敏感。低溫冷害作為全球性自然災(zāi)害，是導(dǎo)致水稻減產(chǎn)的主要逆境之一，我國每年因冷害損失稻谷達(dá)50~100億公斤。水稻生長發(fā)育的各個(gè)時(shí)期均可能遭遇冷害：幼苗期遭遇低溫會導(dǎo)致水稻出苗遲，分蘗慢，甚至死亡；孕穗期遭遇低溫，則造成穎花減少，結(jié)實(shí)率降低，最終導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，開展水稻耐冷性研究，挖掘和鑒定耐冷基因，是通過分子育種手段快速培育耐冷水稻新品種，解決水稻冷害問題的重要方法之一。

 

　　該研究利用轉(zhuǎn)錄組和基因組測序，全面系統(tǒng)分析了一對水稻近等基因系（NILs）在苗期響應(yīng)冷脅迫的轉(zhuǎn)錄重編程過程，并預(yù)測了四個(gè)關(guān)鍵候選基因。研究結(jié)果表明，水稻苗期在冷處理的早期會發(fā)生快速而激烈的轉(zhuǎn)錄重編程；GO富集和KEGG通路分析表明，應(yīng)激反應(yīng)、環(huán)境適應(yīng)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、代謝、光合作用和MAPK信號通路參與了冷脅迫響應(yīng)；通過進(jìn)一步生物信息學(xué)分析，篩選鑒定了四個(gè)潛在的耐冷候選基因，OsWRKY24、OsCAT2、OsJAZ9和OsRR6，它們在NILs之間表現(xiàn)出顯著的表達(dá)差異，qRT-PCR進(jìn)一步驗(yàn)證了這一結(jié)果?；蚪M重測序分析表明，OsWRKY24在NILs之間存在大量的序列變異，尤其啟動子上的變異導(dǎo)致了一些順式元件的改變?nèi)鏜YB轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)等等。本研究不僅為水稻苗期在冷脅迫下轉(zhuǎn)錄重編程的動態(tài)變化提供了新的見解，還預(yù)測了冷相關(guān)候選基因，為進(jìn)一步挖掘水稻耐冷基因和解析其分子機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。