Science Advances | 浙江大学宋士勇团队揭示水稻低温应答的新机制

责编 | 王一

低温胁迫是一种普遍存在且严重影响经济作物生长、生产和地理分布的环境胁迫。作为一种原产于热带地区的粮食作物，水稻 (Oryza sativa L.) 全生育期对低温胁迫极为敏感。随着全球气候持续恶化，低温等极端天气频发，水稻的生长发育和产量受到极大威胁。因此，阐明水稻抗寒性的复杂调控机制，挖掘耐寒新基因，一方面可以为培育和改良耐寒水稻新品种提供理论依据，另一方面对实现农业可持续性发展具有重要的现实意义。

2024年8月28日，浙江大学农学院宋士勇研究员团队在Science子刊Science Advances上发表了题为An AP2/ERF transcription factor confers chilling tolerance in rice的研究论文，揭示了水稻乙烯响应因子OsERF52正调控水稻耐冷性的分子机制。该研究不仅加深了对水稻低温胁迫响应机理的理解，也为水稻耐低温品种的遗传改良提供了新思路。

该研究通过突变体进行低温苗期表型筛选，鉴定到一个正调控水稻耐冷性的基因OsERF52。RNA-Seq，EMSA和双荧光素酶报告实验的结果表明，OsERF52可以直接调控OsCBF1/2/3等低温相关的关键基因来响应低温胁迫。进一步研究发现，OsSAPK9能够直接磷酸化OsERF52的Ser261位点促进其在低温下的蛋白积累，进而提高OsCBF1/2/3的转录水平。此外，OsSAPK9介导的磷酸化还可以增强OsERF52与OsICE1/OsbHLH002或IPA1的相互作用，协同上调OsCBF1/2/3的表达，最终提高水稻对低温胁迫的耐受力。值得一提的是，通过碱基编辑获得的OsERF52S261D植株在提高水稻耐寒性的同时，大田产量相关农艺性状并没有受到明显影响。总之，该结果不仅有助于从转录调控和转录后调控层面深入了解水稻抗寒性分子机制，而且为水稻抗寒遗传改良提供了潜在的基因资源。

浙江大学已毕业博士研究生许亮、杨丽佳，以及在读研究生李艾蓬和郭佳卓为共同第一作者，宋士勇研究员为通讯作者。湖北大学杨平仿教授和李明副教授在蛋白质谱鉴定方面提供了诸多帮助。该研究获国家自然科学基金优青和面上项目、浙江省杰青项目和浙江省重点研发计划等项目的资助。浙江大学作物学科和农业与生物技术学院提供了大力支持和帮助。

团队负责人宋士勇研究员现为浙江大学百人计划研究员，博导，现代种业研究所副所长，2008-2013年于中科院植物所硕博连读（导师张文浩研究员，获博士学位），2012-2017年在新加坡国立大学俞皓院士实验室（Prof. Yu Hao Lab）进行博士后研究（Research Fellow）。2020年入选浙江省杰青，2023年入选国家优青。课题组主要从事水稻基因功能研究，利用水稻种质资源和突变体库，结合基因编辑、分子遗传学和细胞生物学等相关技术，挖掘水稻生长发育和逆境响应的关键基因，揭示水稻适应性机制，创制兼顾抗逆性和产量品质的水稻新种质。近年来研究结果发表在Science Advances（2024，独立通讯）、The Plant Cell（2022，共同通讯；2024，最后通讯）、Molecular Plant（2021，独立通讯；2022，独立通讯）、Cell Reports（2023，独立通讯）和New Phytologist（2024，独立通讯）等期刊。

团队因发展需要，特招聘科研助理（有意读博的硕士研究生）、博后、助理研究员和特聘副研究员数名。有意向者请将个人简历（科研经历和学术成果）和相关有助于了解申请人背景的材料，打包发送至shiyongsong@zju.edu.cn

论文链接：

https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.ado4788