水稻起源于热带地区，属于低温敏感作物。低温冷害不仅严重抑制水稻萌发及幼苗正常的生长发育，还会影响水稻抽穗和籽粒灌浆，从而造成水稻的大幅减产，是威胁世界粮食安全的潜在因素。
挖掘优异耐冷基因并揭示其调控耐冷的作用机制，对提高作物环境适应能力，保障粮食安全具有重要指导意义。
近日，沈阳农业大学水稻研究所陈温福院士团队在国际著名植物学期刊Plant Physiology在线发表了题为“Natural variation in OsSEC13 HOMOLOG 1 modulates redox homeostasis to confer cold tolerance in rice”的研究论文，揭示了水稻核孔蛋白OsSEH1调控苗期耐冷性的作用机制，该研究结果为未来通过基因工程手段定向改良水稻耐冷性提供了重要的基因资源。
核孔蛋白在植物的生长发育和胁迫应答中发挥重要作用，但是其在水稻耐冷性的调控作用还不明确。课题组前期通过全基因组关联分析定位和挖掘到水稻耐冷相关基因OsSEH1，该基因编码一个核孔蛋白，含有典型的WD40 结构域，正向调控水稻耐冷性（Song et al,2023; Gu et al.2023）。该研究进一步对OsSEH1的生物学功能和参与低温胁迫的分子机制进行了研究。粳稻和籼稻中OsSEH1蛋白都定位于细胞核和细胞质中；粳稻中OsSEH1MSD是提高水稻耐冷性的优异等位基因；OsSEH1作为低温的正向调节因子可以与金属硫蛋白OsMT2b互作，并且OsMT2b对粳稻中OsSEH1MSD的结合亲和力明显高于籼稻中OsSEH1BCS；OsSEH1MSD还具有调控OsMT2b转录水平和抑制26S蛋白酶体介导OsMT2b蛋白降解的功能，从而促进ROS的清除，缓解低温胁迫下细胞内的氧化胁迫；RNA-Seq分析表明，OsSEH1在低温胁迫下正调控DREB1等基因的表达。进一步分析表明，OsSEH1基因编码区的两个功能性变异位点（A157G，C325A）与水稻耐冷性显著相关；OsSEH1MSD广泛存在于野生稻群体中，在水稻的早期驯化过程中受到选择。
综上所述，该研究揭示了核孔蛋白OsSEH1的自然变异调控水稻耐冷性的分子机制。
沈阳农业大学农学院水稻研究所博士生
顾爽为论文的第一作者，
赵明辉教授和
马殿荣教授为共同通讯作者。华南农业大学李金泉教授参与了该研究。该研究得到辽宁省“兴辽英才”项目、中央指导地方科技发展专项和中国农业研究体系项目的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiad420
