中國(guó)科學(xué)院遺傳發(fā)育所揭示脂質(zhì)代謝調(diào)控水稻孕穗期耐低溫的作用機(jī)制

　　水稻起源于熱帶和亞熱帶地區(qū)，對(duì)低溫敏感。探討水稻孕穗期耐低溫脅迫的分子機(jī)制，進(jìn)而通過分子設(shè)計(jì)，打破連鎖累贅，促進(jìn)耐冷、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)性狀快速聚合，高效培育耐低溫水稻品種，這是從根本上防范障礙型冷害的途徑。而受限于表型精準(zhǔn)鑒定的制約，水稻孕穗期耐低溫機(jī)制研究進(jìn)展較慢，制約了優(yōu)良品種培育。

 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所曹曉風(fēng)團(tuán)隊(duì)在Plant Physiology上發(fā)表了題為The acyl carrier protein OsMTACP2 is essential for rice cold tolerance at the booting stage的研究論文。該成果揭示了水稻?；d體蛋白OsMTACP2通過參與脂質(zhì)代謝促進(jìn)低溫下花藥和花粉粒的發(fā)育，進(jìn)而參與水稻孕穗期低溫響應(yīng)的作用機(jī)制。

 

　　該研究利用與黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所合作建立的水稻孕穗期耐冷評(píng)估體系，對(duì)鑒定獲得的耐冷水稻品種龍稻5進(jìn)行誘變篩選，克隆到一個(gè)水稻孕穗期耐低溫的關(guān)鍵基因OsMTACP2。CRISPR/Cas9敲除和功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)證明該基因參與水稻耐低溫脅迫反應(yīng)。OsMTACP2編碼一個(gè)高度保守的、線粒體定位的?；d體蛋白，主要在水稻花藥絨氈層和花粉粒中表達(dá)。細(xì)胞學(xué)分析表明，OsMTACP2促進(jìn)低溫下水稻花藥角質(zhì)層形成和花粉壁的發(fā)育。轉(zhuǎn)錄組結(jié)合脂質(zhì)組數(shù)據(jù)分析表明，OsMTACP2通過調(diào)控脂質(zhì)代謝，尤其是蠟質(zhì)合成，維持低溫下花藥和花粉粒的正常發(fā)育。自然變異分析發(fā)現(xiàn)，OsMTACP2啟動(dòng)子在粳稻和秈稻中有兩個(gè)主要的單倍型，可能貢獻(xiàn)了秈稻、粳稻耐冷性的分化。該研究揭示了脂質(zhì)代謝在水稻響應(yīng)低溫脅迫過程中的作用，為低溫冷害的防范及耐冷品種培育提供了理論指導(dǎo)。

 

　　研究工作得到科技創(chuàng)新2030-重大項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。