HAN2/OsABCB5基因调控机制破解粳稻耐寒密码

　　

中国科学院亚热带农业生态研究所联合国内外单位在Nature Communications发表题为Suppressing an auxin efflux transporter enhances rice adaptation to temperate habitats的研究论文，首次阐明生长素外排转运蛋白HAN2/OsABCB5通过生长素信号通路调控水稻耐冷性的分子机制。该研究获得两个重要发现：① 生长素信号通路调控水稻低温适应的遗传基础；② Copia逆转座子介导的表观遗传修饰驱动亚种适应性分化的分子机制，为培育气候韧性水稻品种提供重要理论依据与基因资源。

水稻作为起源于热带-亚热带的关键粮食作物，其生长发育对低温胁迫极为敏感。伴随全球气候变化加剧，极端低温事件发生频率显著上升，发掘耐冷基因并解析其分子机理，对于水稻高产稳产遗传改良至关重要。目前利用自然群体挖掘的水稻耐冷相关基因资源十分有限。研究团队基于正向遗传学方法在温带粳稻中克隆到一个同时调控水稻苗期及穗期的耐冷QTL-HAN2，HAN2编码一个生长素外排转运蛋白（OsABCB5），通过生长素介导的“OsARF24-OsMAP1/OsMPK3”信号通路负调控水稻耐冷性。在水稻驯化过程中，HAN2在籼稻和温带粳稻中出现分化。温带粳稻中，HAN2等位基因在其下游获得了一个Copia逆转座子的插入，通过表观遗传学修饰，降低基因表达，从而增强耐冷性，适应温带环境。将温带粳稻HAN2等位基因导入籼稻品种可显著提升水稻苗期与孕穗期耐冷性。该发现深化了温带粳稻向北扩张的适应性驯化机制的理解，为气候韧性水稻育种提供了重要理论依据与基因资源。

中国科学院亚热带农业生态研究所毛东海研究员为通讯作者，崔延春博士、黄丽芳、刘朋博士及已毕业硕士研究生王晓东为共同第一作者。本研究获陈彩艳研究员、邢永忠教授（崖州湾国家实验室）、张文利教授（南京农业大学）、唐文帮教授（湖南杂交水稻研究中心）等专家指导，崖州湾国家实验室吴比博士、湖南杂交水稻研究中心谭勇俊博士等参与了该项研究。南方科技大学陈永龙教授团队及本所公共技术中心提供技术支持，谢卡斌教授（华中农业大学）提供水稻map1突变体材料。研究获国家自然科学基金、湖南省科技重大专项等项目资助。

论文链接

水稻基因HAN2促进粳稻适应温带环境

水稻基因HAN2介导的耐寒适应机制模型