農(nóng)作物應(yīng)對(duì)全球氣候變化引起的異常溫度需要具備優(yōu)異耐受模塊，品種設(shè)計(jì)需依賴(lài)細(xì)胞寒害感知防御“信號(hào)網(wǎng)絡(luò)”“修復(fù)機(jī)制”的原理。

 

　　在前期研究中，中國(guó)科學(xué)院院士、中科院植物研究所研究員種康研究組在水稻寒害感知與防御“信號(hào)網(wǎng)絡(luò)”中發(fā)現(xiàn)了包括感受器、激酶、葉綠體維生素E-K1代謝途徑、轉(zhuǎn)錄因子和海藻糖代謝在內(nèi)的一系列元件及其之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。然而，關(guān)于寒害專(zhuān)一的DNA修復(fù)系統(tǒng)是如何建立的則知之甚少。最新研究發(fā)現(xiàn)，具有特異性的人工馴化選擇的自然變異耐寒基因模塊能夠修復(fù)寒害引起的DNA損傷。研究基于數(shù)據(jù)空間降維理念，通過(guò)數(shù)學(xué)算法將多維尺度的數(shù)據(jù)合降維的全基因組關(guān)聯(lián)分析，即數(shù)據(jù)整合GWAS（DM-GWAS），在水稻中系統(tǒng)鑒定到耐寒QTL遺傳位點(diǎn)與主效基因COLD11，其突變引起耐寒性的顯著降低，編碼區(qū)存在GCG密碼子重復(fù)，且與DNA修復(fù)活性和耐寒性具有正相關(guān)性，受到強(qiáng)的馴化選擇。這是首次報(bào)道馴化選擇的寒害DNA修復(fù)優(yōu)異等位模塊新機(jī)制。該模塊具有重要的應(yīng)用潛力，為耐寒分子設(shè)計(jì)育種中對(duì)關(guān)鍵位點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)調(diào)控開(kāi)辟了新途徑。

 

　　1月7日，相關(guān)研究成果在線(xiàn)發(fā)表在Science Advances上。該工作由植物所種康研究組、數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院研究員李啟寨、遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員程祝寬、植物所研究員葛頌等合作完成。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目的支持。