一种名为 COLD6 的基因有助于水稻的耐寒性，可能为利用分子设计培育出更耐寒的水稻品种提供一条途径。这项研究于10 月 30 日发表在《分子细胞》杂志上。

“冷害是水稻生产面临的一大挑战，确定信号通路中的关键基因模块是解决这一问题的关键一步，”中国科学院的资深研究作者康种说。

“我们的研究重点是揭示农作物应对寒冷胁迫的分子机制。我们希望通过分子设计提高农作物的抗寒能力，最终在寒冷的天气下也能稳定产量。”

水稻在保障全球粮食安全方面发挥着重要作用。气候变化导致的低温天气已使全球1500多万公顷水稻种植面积受到影响，低温天气对24个国家的水稻种植构成了重大挑战。

因此，农业的一个主要目标是通过分子设计开发具有更高耐寒性的水稻品种。虽然已知温度传感器会触发 Ca 2+信号传导，从而赋予细胞耐寒性，但对于与其他次级信息耦合的传感器知之甚少。

“人们长期以来一直认为冷传感器与钙离子结合可以触发细胞的温度感知，”Chong 说。

“我们的研究揭示了细胞中温度感知的新途径。我们发现，位于质膜上的 COLD6-OSM1 模块除了钙信号传导外，还能触发信号分子 2,3'-cAMP 的产生，从而启动对低温的防御反应。”

在这项新研究中，Chong 及其同事发现了一种由耐寒性发散 6 (COLD6) 和渗透素样蛋白 (OSM1) 组成的冷传感器复合物。在正常条件下，COLD6 与水稻 G 蛋白 α 亚基 (RGA1) 在质膜上相互作用。

在低温条件下，OSM1 会与 COLD6 物理结合，从而驱逐 RGA1。这一过程与 OSM1 的增加一起导致 2,'3'-cAMP 水平升高，最终增强水稻的耐寒性。这些信号机制也可能适用于其他作物，从而提高其耐寒性。然而，还需要更多研究来确定 COLD6-OSM1 模块背后的确切机制。

研究人员证明，杂交水稻中 COLD6 基因的敲除和自然变异可增强其抗寒能力。研究结果表明，COLD6 基因的等位基因变异在水稻对生长温度的地理适应中发挥着作用。

这组作者说，这些结果与水稻驯化的分子证据一致，表明大量驯化等位基因起源于南亚和东南亚的野生稻。

“总的来说，我们的研究结果为培育抗寒水稻品种提供了新的策略，”Chong说。

“通过了解 COLD6-OSM1 复合物的作用原理，育种者可以培育出即使在寒害下也能稳定产量的水稻，这在全球气温波动的情况下至关重要。”