水稻起源于热带和亚热带地区，比其他谷物作物对冷胁迫更敏感。冷胁迫下，水稻生长容易受到影响而造成减产。在自然条件下，低温胁迫包含两种类型，一种是温度骤降到不适宜水稻生长的温度（直接冷胁迫），另外一种是温度逐渐下降到不适宜水稻生长的温度（经历冷驯化）。目前水稻冷胁迫的研究较多，但对冷驯化的研究相对较少。
近期，广西大学农学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室王令强教授团队在Planta和IJMS (International Journal of Molecular Sciences)等杂志上发表了水稻苗期冷胁迫和冷驯化相关性状的全基因组关联分析（GWAS），定位了相关QTL，并结合冷处理和冷驯化下的转录组（RNA-seq）对区间内的基因进行分析，筛选到一些与冷胁迫和冷驯化相关的候选基因。
研究团队利用来自于3K基因组重测序的水稻核心群体338份材料，开展了群体组成、主成分分析、亲缘关系分析以及连锁不平衡衰减距离（LD）分析。利用FarmCPU模型开展GWAS，并比较整合两种冷处理条件下的结果，鉴定了共同的和特异的QTL。结合不同温度处理下的转录组数据筛选和预测候选基因，并开展了单倍型效应、单倍型地理分布和遗传进化等分析。以上结果为阐明水稻低温胁迫反应的分子机理建立了坚实的基础。
图1 关联分析显著位点的整合分析
图2 进一步对候选基因进行连锁不平衡分析、单倍型分析及单倍型网络分析。
王令强教授团队的博士研究生李建国以及华中农业大学谢国生教授和广西大学杨江义教授等团队成员参与了本项目的研究。该研究得到亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室2022年度开放课题经费支持。
据悉，近年来王令强教授团队在水稻非生物胁迫研究方面取得一系列进展。2021年在JXB（Journal of Experimental Botany）杂志发表了题为“The CaM1-associated CCaMK-MKK1/6 cascade positively affects the lateral root growth through auxin signaling under salt stress in rice”的论文，在Plants杂志发表了题为“Convergence and Divergence: Signal Perception and Transduction Mechanisms of Cold Stress in Arabidopsis and Rice”的论文。这些研究结合了正向遗传学和反向遗传学研究策略，为最终阐明水稻的耐低温分子机理建立基础，也为其他禾本科植物如甘蔗的遗传改良提供基因资源。（文/魏晓双）
发表论文列表：
1. Jianguo Li, Ahmed Adel Khatab, Lihua Hu, Liyan Zhao, Jiangyi Yang, Lingqiang Wang*, Guosheng Xie. Genome-Wide Association Mapping Identifies New Genetic Mechanism for Cold Stress and Chilling Acclimation at Seedling Stage in Rice (Oryza sativa L.). International Journal of Molecular Sciences, 2022, Oct 30; 23, 13208
2. Ahmed Adel Khatab#, Jianguo Li#, Lihua Hu, Jiangyi Yang, Chuchuan Fan, Lingqiang Wang*, Guosheng Xie*. Global identification of quantitative trait loci and candidate genes for cold stress and chilling acclimation in rice through GWAS and RNA‑seq. Planta, 2022 Sep 14;256(4):82. doi: 10.1007/s00425-022-03995-z.
3. Xiaoshuang Wei, Shuang Liu, Cheng Sun, Guosheng Xie*, Lingqiang Wang*. Convergence and Divergence: Signal Perception and Transduction Mechanisms of Cold Stress in Arabidopsis and Rice. Plants, 2021 Sep 9;10(9):1864.
4. Jun Yang#, Lingxiao Ji#, Shuang Liu, Pei Jing, Jin Hu, Deming Jin, Lingqiang Wang*, Guosheng Xie*. The CaM1-Associated CCaMK-MKK1/6 cascade positively affects the lateral root growth through auxin signaling under salt stress in rice. Journal of Experimental Botany, 2021 Jun 15; 72(18): 6611-6627
