東北地理所在調控水稻孕穗期耐冷性的分子機制研究中取得新進展
水稻起源于熱帶地區，屬于低溫敏感作物，低溫冷害是制約其產量和地理分布的主要因素。據統計，我國每年因孕穗期低溫冷害造成的稻谷損失約為300萬至500萬噸。黑龍江省作為我國優質水稻的主產區，孕穗期冷害頻發，該性狀與稻瘟病抗性一同被列為黑龍江省水稻品種審定的必備前提。因此，系統挖掘水稻耐冷調控關鍵基因，加速耐冷品種的選育與推廣，對保障當前水稻生產安全具有重要的現實意義。
東北地理所水稻分子育種團隊前期研究發現，OsWRKY53通過轉錄抑制赤霉素（GA）生物合成基因在花藥中的表達，負調控水稻孕穗期耐冷性。進一步研究表明，OsWRKY53在粳稻與秈稻孕穗期耐冷性差異中發揮著重要的調控作用。深入解析發現，OsWRKY53編碼區存在一個功能SNP（C518G），該位點是秈稻、粳稻耐冷性差異的分子基礎。OsWRKY53518C在粳稻中廣泛分布，而OsWRKY53518G則普遍存在于秈稻中。研究團隊通過關聯分析、染色體片段置換系的耐冷表型鑒定，以及引導編輯材料的構建與耐冷表型評估，從多個層面證實，粳稻型等位基因OsWRKY53518C介導的孕穗期耐冷性顯著強于秈稻型OsWRKY53518G。機制研究揭示，OsWRKY53518G對GA生物合成的轉錄抑制活性高于OsWRKY53518C，導致低溫條件下花藥中GA含量降低，進而影響花粉發育。群體遺傳與地理分布分析顯示，OsWRKY53518C等位基因起源于中國野生稻，在水稻馴化過程中被保留于溫帶粳稻，并隨后擴散至高緯度地區。該研究提出OsWRKY53是水稻孕穗期耐冷性調控的關鍵因子，其優勢等位基因OsWRKY53518C在提升水稻耐冷性育種中具有重要的遺傳資源價值。
圖1. OsWRKY53518C是介導水稻孕穗期耐冷性增強的優勢等位基因
研究成果以“Natural variation in?WRKY53 confers cold tolerance at?the?booting stage between japonica and?indica rice”為題，在線發表于國際學術期刊Theoretical and Applied Genetics。中國科學院東北地理與農業生態研究所聯合培養碩士生楊江利及黑龍江大學劉長華副教授為論文共同第一作者，中國科學院東北地理與農業生態研究所卜慶云研究員與唐佳琦項目副研究員為共同通訊作者。福建農林大學陳倬副教授、中國科學院東北地理與農業生態研究所田曉杰副研究員也參與了該項工作。該研究得到了國家自然科學基金聯合基金項目、黑龍江省重點研發項目和國家自然科學基金青年基金項目等資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1007/s00122-026-05339-x
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