OsERF5 增强水稻抗冷性并与 GA 介导的抗氧化防御相关

《Theoretical and Applied Genetics》：OsERF5 enhances cold tolerance and is associated with GA?mediated antioxidant defence in rice

　　

摘要

核心信息

OsERF5是一种AP2/ERF转录因子，正向调控水稻幼苗的抗冷性，并与赤霉素信号传导和活性氧稳态相关；其抗冷单倍型Hap_I为高纬度/高海拔地区抗冷水稻育种提供了宝贵的遗传资源。

摘要

低温胁迫严重限制了水稻的生长和产量，尤其是在幼苗期。因此，鉴定关键抗冷基因并解析其机制对于育种改良至关重要。本研究从抗冷水稻日本晴品系MK1的EMS诱变群体中分离到一个冷敏感突变体（cs1）。遗传分析表明，该表型由一个单基因隐性核基因控制。通过MutMap定位将因果位点定位于包含编码AP2/ERF转录因子的OsERF5基因的9号染色体区域。其AP2结构域中一个非同义SNP导致丙氨酸被丝氨酸替代。OsERF5广泛表达，并受低温、盐胁迫、渗透胁迫和赤霉素（GA）诱导。OsERF5的敲除降低了幼苗抗冷性，而过表达或互补则增强了抗冷性，证实其正向调控作用。生理分析表明，OsERF5与增强相关，并与冷胁迫下H?O?和丙二醛积累的减少相关。单倍型分析鉴定出12个单倍型，其中抗冷单倍型Hap_I在温带日本晴水稻中占主导地位。群体遗传学证据表明，OsERF5在驯化过程中经历了强烈的选择。本研究证明OsERF5正向调控水稻抗冷性，并与GA介导的抗氧化防御系统相关，为抗冷品种育种提供了遗传资源和分子框架。