夏昌选等在《Nature Communication》发表研究论文：发现COG1-OsSERL2复合物感知冷触发粳稻抗寒信号网络
转载：Science Art
水稻（Oryza sativa L.）是一种主要的粮食作物，养活了世界上一半的人口。但温度胁迫（如低温）威胁水稻生产；低温是限制水稻栽培地理分布的主要环境因素之一。而全球气候变化引起的气温波动也越来越剧烈和频繁。在进化上，栽培稻起源于亚洲亚热带地区的野生资源，随后扩展到广阔的纬度范围。驯化水稻，包括主要亚种粳稻和籼稻，其特点是根据农业生态栽培条件进行特定的气候适应。因此，迫切需要利用分子遗传工具提高水稻的耐冷性，以应对气候变化，并将其推广到年平均气温较低的北方地区。水稻生长发育过程中的耐冷性是一个受多种遗传因素控制的数量性状。水稻耐冷性遗传基础的研究尚处于起步阶段。现已定位了一批具有耐冷性的数量性状位点（qtl），并对一些主效基因进行了遗传分析。但对粳稻和籼稻品种间环境适应和地理分布差异的分子基础知之甚少。质膜上的受体识别外源和内源信号，在植物生长发育过程中触发适当的细胞反应。富含亮氨酸重复序列受体样蛋白（LRR RLPs）是一个植物膜蛋白家族，其成员具有细胞外LRR结构域，但缺乏细胞内激酶结构域。在水稻中，OsRLP1与其适配激酶OsSOBIR1结合，介导植物对病毒感染的免疫20。AtLRRop2参与拟南芥的低温或冷冻胁迫反应。然而，这些LRR-RLPs是如何感知环境低温的，目前尚不清楚。在缺乏激酶结构域的情况下，LRR-RLP可能作为受体或调节因子，通过与体细胞胚胎发生受体激酶（SERK）和其他跨膜或膜相关蛋白形成复合物来传递信号。SERK是富含亮氨酸的重复受体样激酶（LRR-RLK）的一个亚组，作为各种RLK和RLP的共同受体发挥作用，调节免疫、生长和发育。水稻基因组包含两个SERK和七个SERK样（SERL）基因，它们在水稻发育中发挥作用。然而，SERK/SERLs是否与LRR-RLPs形成复合物来传递水稻信号尚不清楚。从一个含有低温敏感性QTL（qCS11-jap）的染色体片段代换系中分离到了粳稻1号（COG1）的耐冷性。发现主效基因COG1具有抗冷性。在自然水稻群体中，只有单倍型组1编码功能性COG1。进化分析表明，COG1起源于中国普通野生稻，驯化过程中固定在粳稻中。COG1是一种膜定位的LRR-RLP，以冷诱导方式靶向并激活激酶OsSERL2，促进耐冷性。此外，COG1-OsSERL2传递的冷信号激活细胞质中的OsMAPK3。我们的发现揭示了一种介导水稻低温防御信号网络的低温感应复合物。
