水稻是典型的喜温作物，寒害常导致其严重减产甚至绝收。农业生产实践中常通过增施氮肥的方式来促进寒害后的分蘖再生，从而减轻产量的损失。但是，过量施用氮肥易导致污染加剧。

水稻寒害恢复能力是否具有独立的遗传调控机制，以及植物如何协调耐寒性与氮素利用效率，科学家仍缺乏系统认识，这也是植物逆境生物学的重要科学问题。

近日，中国科学院植物研究所研究团队 成功定位到控制水稻寒害韧性的主效位点qCR2，通过图位克隆鉴定出主效基因，并命名为CHPO。该模块有望从种质的遗传底层逻辑来 解决上述问题。

▲CHPO调控水稻耐寒性和寒害后分蘖再生的分子机制

群体遗传学分析表明， CHPOjap在水稻驯化过程中受到自然选择。进一步的机制研究表明， CHPOjap能够根据寒害发生与恢复过程，动态切换调控程序，在寒害阶段激活耐寒相关基因表达，提高植株耐寒能力，在常温恢复阶段增强植株寒害后的恢复生长能力，减少对额外氮肥投入的依赖。为验证分子模块应用潜力，研究团队创建了寒害韧性表型体系。

▲具有智能模块的“分子盾牌”与高效氮利用功能的“耐寒水稻”

田间试验表明，在不同氮肥恢复条件下，过表达 CHPOjap的植株均表现出高于野生型的单株产量和氮利用效率，而 chpo突变体则表现相反，说明 CHPOjap在提高寒害后稳产能力和氮肥利用效率方面具有显著育种潜力。

这一水稻智能模块的发现与新机制的阐释，不仅具有理论意义，而且具有潜在应用前景，为培育耐寒、稳产、氮高效利用的水稻新品种提供了重要的分子模块和育种策略。

论文链接：

来源：中国科学院植物研究所

责任编辑：吴昊 宋同舟