返回首页
发现水稻低温耐受性的代谢应答新机制——快速活性氧信号介导的代谢应答决定水稻低温耐受性
      在水稻人工驯化过程中,种植纬度选择了粳稻和籼稻对低温耐受性的差异。水稻低温耐受性不仅是在种植纬度向北扩展时对选育品种的首选要求,而且是农业生产应对全球气温异常变化时栽培品种的必需性状。水稻低温感受器(Ma  et  al.,  Cell,  2015)及其信号转导引发的代谢应答机制的研究,对于解决水稻耐寒品种分子设计和选育具有重要意义。近期中科院植物所种康研究组利用代谢组学和转录组学研究策略发现快速活性氧(Reactive  Oxygen  Species,  ROS)信号途径应答是决定粳稻较强低温耐受性的关键。转录组(RNA-Seq)数据分析表明在应答早期活性氧代谢相关基因表现出粳稻区别于籼稻的表达变化,而非广谱性逆境胁迫转录因子低温应答水平。同时,覆盖低温处理期和常温恢复期多个实验处理时间点的代谢组研究揭示了水稻耐低温动态生化反应机制。水稻在低温逆境下主要应答是抗氧化代谢响应,而全代谢组范围的抗逆反应在恢复期才会出现。此外,研究结果显示水稻寒害程度与体内氨基酸显著积累呈显著正相关,可作为其生物学监测指标。该研究结果表明水稻在驯化过程中主要快速活性氧信号介导的转录调控决定了水稻品种对环境温度适应特征。该研究提出的水稻低温耐受性新的代谢应答机制,不仅完善了籼粳稻低温信号转导途径,而且有助于水稻品种分子设计。
        2016年5月16日在线发表于New  Phytologist  (DOI:  10.1111/nph.14011)。该成果是与中科院北京基因组所宋述惠副研究员合作完成的。第一作者及共同通讯作者是种康研究组的张景昱副研究员,项目得到中科院分子模块设计育种先导专项资助。
  • 图1.  代谢组学、SNP及生化分析揭示活性氧(ROS)在决定籼稻粳稻不同低温耐受性中的发挥关键作用(黄色和蓝色分别代表代谢产物量上调和下调,及存活率为100%和0%)
  • 图2.  粳稻籼稻中ROS介导的不同低温应答反应