水稻作為起源于熱帶或亞熱帶的糧食作物，其生長發育對低溫脅迫敏感。伴隨全球氣候變化加劇，極端低溫事件發生頻率顯著上升，發掘耐冷基因并解析分子機制，有利于水稻高產穩產遺傳改良。
水稻。資料圖 王昊昊 攝
目前，利用自然群體挖掘的水稻耐冷基因資源有限。中國科學院亞熱帶農業生態研究所聯合多家單位的研究團隊，基于正向遺傳學方法在溫帶粳稻中克隆到一個同時調控水稻苗期與孕穗期的耐冷基因QTL-HAN2，HAN2編碼了一個生長素外排轉運蛋白（OsABCB5），通過生長素介導的“OsARF24-OsMAP1/OsMPK3”信號通路負調控水稻耐冷性。
研究發現，水稻馴化過程中，HAN2在秈稻和溫帶粳稻中出現分化。在溫帶粳稻中，HAN2等位基因在其下游獲得一個Copia型逆轉座子的插入，通過表觀遺傳學修飾降低基因表達，從而增強耐冷性，適應溫帶環境。溫帶粳稻HAN2等位基因向秈稻品種中導入可以增強水稻苗期與孕穗期耐冷性，因此該基因具有高產穩產育種價值。
通俗地說，水稻怕冷，尤其在小苗和快抽穗時。該聯合團隊在一個常見的水稻品種里找到一個關鍵基因HAN2，該基因同時管著水稻幼苗期和孕穗期的耐冷能力。HAN2基因生產一種特殊的“搬運工蛋白”（OsABCB5），它的工作是把一種叫“生長素”的植物激素運出細胞外。這個搬運工蛋白通過影響生長素的運輸，最終激活了一條降低水稻耐冷能力的信號鏈。這意味著，HAN2基因越活躍，水稻就越不耐冷。
據介紹，該研究深化了溫帶粳稻向北擴張的適應性馴化機制的理解，為氣候韌性水稻育種提供了新的理論依據與基因資源。未來有望利用該基因培育新品種，讓水稻在低溫下也能穩產高產。
上述成果近日發表于Nature Communications，亞熱帶生態所研究員毛東海為通訊作者，該所助理研究員崔延春、黃麗芳、劉朋及碩士畢業生王曉東為共同第一作者。研究獲得了亞熱帶生態所研究員陳彩艷、崖州灣國家實驗室教授邢永忠、南京農業大學教授張文利、湖南雜交水稻研究中心教授唐文幫等專家指導，并獲國家自然科學基金、湖南省科技重大專項等項目資助。
相關論文信息：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59449-z
本文鏈接：科學家找到一個讓水稻更耐冷的關鍵基因http://m.sq15.cn/show-11-21468-0.html
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