近日，西北农林科技大学农学院水稻栽培生理团队在国际期刊《Plant Cell and Environment》发表题为“Root-derived trans-zeatin-type cytokinins increase cold tolerance in rice seedlings by regulating energy metabolism”的研究论文。我院2022级博士生杨一为论文第一作者，刘杨教授为论文通讯作者。
水稻幼苗对低温胁迫高度敏感。细胞分裂素是植物重要的内源信号分子，在调节胁迫响应中起关键作用。然而，细胞分裂素介导水稻幼苗冷胁迫响应的机制尚不清楚。研究团队利用耐冷和冷敏感水稻品种、细胞分裂素缺陷突变体和外源细胞分裂素处理，阐明了细胞分裂素介导的低温适应机制。
首先，研究比较了耐冷品种（HY73）和冷敏感品种（WFY286）在低温处理（11°C，8小时）下的转录组和代谢组谱。结果显示，细胞分裂素以及糖酵解和三羧酸循环等能量代谢途径与水稻幼苗的耐冷性密切相关。与WFY286相比，HY73叶片中根系来源的反式玉米素（tZ）型细胞分裂素水平更高，能量代谢增强，ATP含量和能荷升高。此外，tZ型细胞分裂素转运缺陷突变体abcg18表现出耐冷性降低、能量代谢活性降低以及ATP和能荷水平下降，表明tZ型细胞分裂素的转运对冷胁迫响应至关重要。叶片喷施tZ显著改善了WFY286和abcg18的能量代谢和耐冷性。
综上，这项研究创新性地揭示了根系来源的tZ型细胞分裂素通过促进能量代谢和维持细胞能量稳态来增强水稻幼苗的低温适应性，为通过调控细胞分裂素信号通路提高水稻耐冷性提供了理论基础。
本研究得到以下项目资助：陕西省重点研发计划（2024NC-ZDCYL-01-12）、国家重点研发计划（2024YFD2300205）。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70190
编辑：郭超
终审：吴清华
