水稻起源于热带，是喜温作物。作为世界第二大作物，水稻是半数以上人口的主粮。尽管全球气候有逐渐变暖趋势，东北粳稻生产区温光条件越来越适合粳稻生长发育，但生育进程中突发性冷害的现象和程度并没有改变。2002年、2006年、2008年、2012年以及2018年在黑龙江局部地区都曾发生过严重的障碍型冷害，导致稻米产量受损，甚至绝产，对国民经济和人民生活造成极大影响。因此，研究粳稻冷害发生机制和转录因子调控效应就显得尤为重要。 东北粳稻生产中，冷害是主要的逆境胁迫因子之一。水稻孕穗期遭受低温可导致寒地粳稻颖花败育进而造成严重减产，产生障碍型冷害。孕穗期低温导致障碍型冷害的主要原因是在发育过程中由于低温导致花粉粒不成熟，不具备生育能力而影响结实。到了开花期，尽管花粉粒已经成熟，具备生育能力，但低温仍可导致颖花败育。已经发现低温导致粳稻发生障碍型冷害的生理机制，但截止目前拔节孕穗转录调控抗性机制机理尚不清楚。 DOF(DNA-binding One Finger)是植物转录因子的一个家族，属于C2H2类锌指蛋白家族。第一个DOF转录因子是在玉米中筛选叶片文库中发现的，该转录因子通过结合靶标基因启动子序列AAAG元件调控高低等植物种子成熟、萌发、生长、生物和非生物逆境响应重要生理过程。项目组已从水稻耐冷品种龙稻5号叶片中克隆到DOF类转录因子OsDOF1，并发现其受低温上调表达，推测其通过调控粳稻冷害响应基因表达，参与粳稻抗冷生理过程。 主要技术成果及创新点 （1）筛选出水稻30个Dof基因家族基因，并对Dof的保守区域进行进化分析，得到系统进化树图谱； （2）利用qRT-PCR技术对所有DOF家族基因进行组织差异性表达分析，筛选出与冷胁迫相关的候选基因OsDof1和OsDof19； （3）OsDof1基因影响遇冷害水稻植株的结实率和花药形态，而OsDof19基因对结实率无影响； （4）OsDof1-T蛋白部分缺失无法进入细胞核行使功能。水稻品种为OsDof1-T时，表现出冷害敏感。 （5）水稻OsICE1蛋白为OsDOF1互作蛋白。通过特定的信号转导机制发挥作用来协调水稻耐寒性； （6）提出OsDof1可能参与受ABA和Ca2+浓度变化两条双重诱导调控的冷胁迫调控途径。 未来前景 以OsDOF1基因的序列信息，设计分子标记引物。利用PCR技术，选择OsDOF1品种与高产优质OsDOF1-T品种配制杂交组合，再经过回交、复交或辐射诱变，从中选育具有目标性状的新品种，即通过有性杂交，利用田间农艺性状选择和冷害筛选鉴定相结合，将抗冷基因OsDOF1导入目标株系而育成新型耐寒品种，以期改善水稻品种耐冷性能，减少因低温冷害造成水稻减产，也为探索其他抗冷害基因提供分子生物学理论基础。 研究中的主要问题、经验和建议 （1）由于本研究的主要目的是挖掘水稻耐寒基因OsDOF1，因此在OsDOF1参与耐寒调控分子网络方面还有许多问题需要深入研究解决； （2）由于OsMYBS3R-2基因是抗寒基因，遇冷后上调OsDREB2A，。在本研究中OsDOF1却下调OsMYBS3R-2基因，但OsDOF1过表达植株中OsDREB2A基因整体水平上升，因此在此调控网络中还有许多问题需要深入研究补充； （3）需要设计分子标记对现有的国内水稻品种针对OsDOF1基因进行分类，以便开展后续育种工作。

黑龙江省农业科学院植物保护研究所

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