Kinesiske videnskabsmænd afslører en ny signalvej for kuldetolerance i ris

Planters evne til at tolerere kuldestress er grundlæggende for at bestemme vækstsæsonen og den geografiske fordeling af planter. Lokale temperaturanomalier forårsaget af globale klimaændringer truer direkte afgrødeproduktionen. Forbedring af kuldetolerance i rissorter kræver afklaring af de regulerende mekanismer for køling af signalveje.

Den primære signaltransduktionsvej for kuldetolerance i ris er blevet etableret, men hvordan de forskellige komponenter er reguleret er ikke klart. OsbHLH002 er et af mere end 100 medlemmer af bHLH-transkriptionsfaktorfamilien i ris og har den højeste homologi med Arabidopsis ICE1-protein, som er et af kernemedlemmerne i den kolde signalvej i Arabidopsis (derfor kaldes OsbHLH002 også OsICE1).

Forskerholdet ledet af prof. CHONG Kang fra Institute of Botany ved det kinesiske videnskabsakademi har afsløret en ny mekanisme for kuldetolerance medieret af OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1 i ris.

Forskerholdet havde i 2009 vist, at overekspression af det vilde ris-gen OrbHLH2 øgede tolerancen over for osmotisk stress i Arabidopsis. Denne gang, de opdagede, at den koldaktiverede proteinkinase OsMAPK3 phosphorylerer transkriptionsfaktoren OsbHLH002/OsICE1 direkte for at øge dens transaktiveringsaktivitet. I øvrigt, OsMAPK3 dæmpede interaktionen mellem OsbHLH002 og E3 ubiquitin ligase OsHOS1, hvilket førte til reduceret ubiquitinering og nedbrydning af OsbHLH002.

Forøgelsen af ​​proteinindholdet og transaktiveringsaktiviteten af ​​OsbHLH002 aktiverer effektivt ekspressionen af ​​OsTPP1 (koder for trehalose-6-phosphatase) for at fremme hydrolysen af ​​trehalose-6-phosphat, øger trehaloseindholdet og øger risens kølingstolerance. Disse resultater etablerer en ny pathway OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1. Denne vej transducerer det kolde signal fra kinase-kaskadesystemet til kernen og fremmer syntesen af ​​et osmotisk beskyttende middel til at regulere kuldetolerance i ris.