储成才团队发现水稻耐低温新机制

近日，Plant Biotechnology Journal在线发表了中国科学院遗传与发育研究所储成才团队题为“The bZIP73 transcription factor controls rice cold tolerance at the reproductive stage”的研究论文，进一步揭示了bZIP73转录因子调控水稻耐低温的机制。

水稻(Oryza sativa L.)是最主要的粮食作物之一，全球种植面积约1.6亿公顷，养活了世界约35亿人口。缘于水稻起源于亚热带地区，因此对低温非常敏感。世界上约1500万公顷的稻区(包括24个国家，如中国、日本和朝鲜等)遭遇过严重的冷害问题。近年来，极端气候频繁，倒春寒和寒露风等低温灾害逐年增加，每年我国因此造成的粮食损失高达3~5亿吨，严重影响粮食供给。

该团队前期研究结果(Nature Communications 9: 3302)表明，bZIP73基因在粳稻与籼稻间仅有一个SNP差别(粳稻G511，籼稻A511)，相应地造成籼粳间一个氨基酸的差异(粳稻171E，籼稻171K)。逆境诱导表达谱实验表明，bZIP73Jap受低温和植物激素脱落酸诱导表达上调，说明bZIP73参与ABA依赖的低温信号途径。转基因及近等基因系实验证明，bZIP73中的SNP差别改变了籼粳亚群间对低温的敏感性。

在该项研究中，作者发现bZIP73Jap的调控作用同样发生在生殖生长阶段. bZIP73Jap 在低温情况下表达上调，尤其是在双核和花期早期的穗中表达。进一步研究表明，bZIP73Jap与bZIP71形成异二聚体，在自然冷胁迫条件下，bZIP73Jap和bZIP71共表达转基因株系显著提高了结实率和籽粒产量。bZIP73Jap:bZIP71不仅抑制了花药中的ABA水平，而且促进了可溶性糖从花药到花粉的运输，提高了结实率和产量。更有意思的是，bZIP73Jap:bZIP71还调控了qLTG31Nip的表达，qLTG31Nip的表达株系大大提高了水稻在生殖期对寒冷胁迫的耐受性。因此，该研究团队通过bZIP71ZIP73JapqLTG31Nip - sugar运输途径建立了水稻抗冷应激的框架。结合前期的研究工作将为提高水稻幼苗和生育期的耐低温胁迫能力提供了强有力的工具。