這項水稻育種領域重要研究，由中國科學院植物研究所種康院士研究團隊聯合崖州灣國家實驗室錢前院士等共同完成，相關成果論文北京時間6月17日夜間在國際學術期刊《自然》上線發表。

　　論文共同通訊作者、中國科學院植物研究所副研究員羅偉介紹說，全球氣候變化引發區域性氣候異常導致作物減產甚至絕收，而農業生產中過量施用氮肥造成的面源污染也不斷加劇。

　　其中，水稻作為典型的喜溫作物，寒害常導致作物嚴重減產甚至絕收。農業生產實踐中常通過增施氮肥促進寒害后分蘗再生，以減輕產量損失。不過，水稻寒害恢復能力是否具有獨立的遺傳調控機制、植物如何協調耐寒性與氮素利用效率，這些議題此前尚缺乏系統認識。

　　在本項研究中，研究團隊以粳稻品種空育131(KY131)和秈稻品種浙輻802(ZF802)構建的重組自交系群體為材料，將寒害后分蘗再生率創新性地作為評價寒害韌性的關鍵指標，定位到控制寒害韌性的主效位點，并通過圖位克隆鑒定出主效基因。

　　研究團隊指出，該分子模塊具有寒害激活高效氮吸收與分蘗的切換開關能力，從種質的遺傳底層邏輯改良上，解決了耐寒與氮高效傳統上不可兼得的難題。

　　這次研究發現，粳稻等位基因與秈稻等位基因的編碼區存在差異，這導致兩種蛋白對于低溫的響應方式和DNA識別偏好性相反效果的差異：過表達粳稻等位基因能夠顯著提高水稻耐寒性和寒害后分蘗再生能力，而過表達秈稻等位基因則產生相反效果。群體遺傳學分析表明，粳稻等位基因在水稻馴化過程中受到自然選擇。

　　進一步的機制研究表明，粳稻等位基因能夠根據寒害發生與恢復過程動態切換調控程序：在寒害階段激活耐寒相關基因表達，提高植株耐寒能力；在常溫恢復階段，直接激活氮吸收基因和抑制分蘗負調控基因，增強寒害后的恢復生長能力，減少對額外氮肥投入的依賴。

　　為解決分子模塊應用潛力，研究團隊創建了寒害韌性表型體系。田間試驗表明，在不同氮肥恢復條件下，過表達粳稻等位基因的植株均表現出高于野生型的單株產量和氮利用效率，而主效基因突變體則表現相反，說明粳稻等位基因在提高寒害后穩產能力和氮肥利用效率方面具有顯著育種潛力。

　　種康院士表示，這一水稻智能分子模塊的發現與新機制的闡釋，不僅具有重要的理論意義，而且潛在的應用前景廣闊。