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COLD1使水稻具有耐寒性

 

 IF 38.637

COLD1Confers Chilling Tolerance in Rice

DOI:10.1016/j.cell.2015.01.046

通讯作者:种康(该邮件地址已受到反垃圾邮件插件保护。要显示它需要在浏览器中启用 JavaScript。)中科院植物所

摘要:水稻对低温敏感,所以只能在某些气候带种植。人类对粳稻(japonica rice)的选择已将其生长区域扩展到温度较低的地区,而这种适应性的分子机制仍然未知。本研究鉴定了让粳稻具备耐寒性的定量性状位点COLD1。过表达COLD1jap显著增强了植物的耐寒性,而COLD1jap缺失或下调的水稻株系对低温敏感。COLD1编码一个定位在质膜和内质网(ER)上的G-蛋白信号调节器。它与G蛋白α亚基相互作用,激活感知低温的Ca2+通道,加速G蛋白GTPase的活性。研究进一步确定COLD1中的一个SNP2来源于中国野生稻(Oryza rufipogon),是COLDjap/ind具备耐寒能力的原因。

 

水稻根系Ca2+内流的定量及动态表征

采用NMT技术对水稻根系进行了冷激/冷休克(cold shock)下Ca2+流速的研究。在低温刺激下,野生型Dongjin水稻根中有大量细胞外Ca2+内流,并出现负峰(图1A)。相比之下,cold1-1在相同条件下,NMT信号无明显变化。与野生型ZH10水稻相比,COLD1jap转基因株系再低温处理下Ca2+内流更显著,但COLD1ind转基因株系则不太明显(图1B)。与indica93-11相比,Nipponbare的反应更强烈(图1C)。此外,RGA1突变体d1比野生型Shiokari的Ca2+内流速率更低。cold1-1或转基因株系与野生型之间在冷激后的平均最大内流量有显著差异(图1D)。

图1. 在不同遗传背景的根系中,低温胁迫会使细胞外Ca2+内流