华中农大鉴定了一个新的水稻耐冷基因

　　2024年8月22日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室水稻团队非生物逆境课题组(熊立仲教授团队)在Molecular Plant在线发表了题为“The OsSRO1c-OsDREB2B complex undergoes protein phase transition to enhance cold tolerance in rice”的研究论文。该研究克隆并鉴定了一个新的水稻耐冷基因OsSRO1c，发现其编码的蛋白质具备液-液相分离(LLPS)的特性，能够在低温条件下与转录因子OsDREB2B形成复合体，并通过动态的蛋白质相变调控关键耐冷基因的表达。这一成果为水稻耐冷性遗传改良提供了新的分子靶标。

　　水稻作为喜温作物，对低温胁迫极为敏感。随着全球气候变化的加剧，极端温度事件频发，给水稻安全生产带来了前所未有的挑战。因此，挖掘水稻耐冷基因，深入解析其低温感知和响应机制，进而推进水稻耐冷遗传改良，对于保障我国粮食安全至关重要。

　　在这项研究中，熊立仲团队通过对不同水稻品种的自然变异进行深入研究，发现OsSRO1c基因的特定单倍型(OsSRO1cHap1)在苗期和抽穗期均能显著提高水稻的耐冷性。进一步的生化分析表明，OsSRO1c蛋白质在细胞核内表现出液-液相分离的特性。该蛋白质通过相分离现象在低温条件下形成生物分子凝聚体，并将转录因子OsDREB2B招募至其内，提高了OsDREB2B的转录活性。更重要的是，将强效单倍型OsSRO1cHap1导入冷敏感的籼稻栽培品种“桂朝2号”中，可以显著提高其在苗期和抽穗期的存活率和结实率，证明了OsSRO1c在水稻耐冷性遗传改良中的潜在应用价值。

　　蛋白质液-液相分离(LLPS)已成为理解细胞中多种生物学过程的重要原理，并被认为是参与环境和胁迫感知的关键机制之一。该研究发现，OsSRO1c具备内在的LLPS特性，并与OsDREB2B在细胞核内共凝聚形成凝聚体。这种凝聚体能够直接响应冷胁迫，并通过蛋白质相变形成小液滴结构。OsSRO1c的强单倍型(Hap1)编码的蛋白与OsDREB2B形成的凝聚体小液滴具有更好的流动性，促进了OsDREB2B的转录活性，从而激活包括COLD1在内的关键耐冷基因的表达，使水稻表现出更强的耐冷性。因此，这项研究揭示了一种蛋白质相变介导的水稻低温感知和应答新机制。

　　该研究由华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室和湖北洪山实验室的熊立仲教授和赖雪雷教授共同指导，生命科学技术学院博士生胡丹为第一作者。法国国家科学研究院的Chloe Zubieta研究员和Stephanie Hutin博士也参与了该研究。该项目得到了国家重点研发计划和湖北省自然科学基金杰出青年项目的资助。

　　通讯作者熊立仲，作物遗传改良全国重点实验室主任，华中农业大学生命科学技术学院院长，长期从事植物非生物逆境抗性的分子基础研究。通讯作者赖雪雷，华中农业大学生命科学技术学院教授、博士生导师，作物遗传改良全国重点实验室研究员，聚焦水稻感知环境/胁迫信号的遗传和分子基础(特别是温度信号，包括高温、低温和升高的环境温度)。