脂质转移蛋白OsLTPL159与水稻苗期早期耐冷性相关

中国农业大学农学院水稻研究中心在Plant Biotechnology Journal杂志在线发表了题为“The lipid transfer protein OsLTPL159 is involved in cold tolerance at the early seedling stage in rice”的研究论文。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13243

该研究基于前期鉴定的水稻幼苗早期耐冷渗入系，结合耐冷QTL定位以及全基因组表达谱分析的结果，在耐冷QTLqCTS10定位区间内获得了一个候选基因LOC_Os10g36160。该基因（OsLTPL159）编码一个定位于细胞膜的非特异性脂质转移蛋白。遗传转化实验证明，在粳稻品种中花17和籼稻品种特青中，

OsLTPL159的表达模式 低温胁迫诱导OsLTPL159的表达

过量表达来自耐冷渗入系的OsLTPL159 等位基因可显著增强幼苗早期耐冷性，而通过RNA干扰（RNAi）下调粳稻品种中花17中OsLTPL159 的表达量，则显著降低幼苗早期耐冷性。

过量表达OsLTPL159的粳稻品种中花17(ZH17)和表达OsLTPL159的RNAi干扰株系苗期耐冷性评价。

进一步的转录组学、生理学和组织学分析表明，来自耐冷渗入系的OsLTPL159 等位基因可能通过降低活性氧的毒性作用，增强细胞壁中纤维素的沉积以及促进渗透调节物质积累，进而保持叶绿体的完整性，提高水稻幼苗早期的耐寒性。

OsLTPL159的过表达通过最小化冷胁迫下活性氧的毒性效应来减少应激损伤。 对对照系(TQ)和过表达系OE-OsLTPL159IL112-TQ(OET)进行生理组织学分析。

研究发现，过量表达来自籼稻品种桂朝2号的OsLTPL159等位基因，并没有显著改善水稻幼苗早期耐冷性，表明在籼稻品种桂朝2号中，OsLTPL159编码区的变异可能影响了其基因功能。进一步的序列比较发现，所调查的22个粳稻品种与耐冷渗入系具有相同的OsLTPL159 单倍型，且比所调查的籼稻品种具有更高的OsLTPL159 基因表达量和更强的耐寒性。该结果暗示水稻籼粳亚种间OsLTPL159 基因的变异可能与其幼苗早期耐冷性差异有关。进一步研究OsLTPL159中影响其转录和功能的关键变异，可以为揭示水稻苗期耐冷性和环境适应的分子机制提供新的思路。表型分析表明，过表达OsLTPL159IL112不仅显著提高了水稻苗期的耐冷性，而且在正常田间条件下对水稻产量没有影响。因此，在水稻育种中，可利用来自粳稻品种的OsLTPL159 等位基因进一步提高籼稻品种的幼苗早期耐冷性。