中国农业大学最新Cell：杨淑华团队破解玉米适应高纬度寒冷环境的分子机制

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

低温严重限制了玉米的生长、产量和地理分布。然而，玉米是如何适应寒冷气候的，目前仍不清楚。

2025年1月21日，中国农业大学杨淑华教授团队（曾榕博士、施怡婷教授为论文第一作者）在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：A natural variant of COOL1 gene enhances cold tolerance for high-latitude adaptation in maize 的研究论文。

该研究发现了玉米耐寒性的一个重要调控因子——COOL1，COOL1 基因的一个天然突变，增强了玉米的耐寒性，从而适应高纬度环境。

在这项研究中，研究团队通过全基因组关联研究（GWAS）发现了一个转录因子——冷响应操作位点1（COLD-RESPONSIVE OPERATION LOCUS 1，简称COOL1），是玉米耐寒性的重要调控因子。

COOL1 基因启动子的天然突变影响了 HY5 的结合亲和力，而 HY5 是一个抑制 COOL1 转录的转录因子。COOL1 反过来又负向调控下游的冷响应基因，从而调节抗寒性。此外，钙依赖性蛋白激酶 CPK17 在冷应激时转位到细胞核并稳定 COOL1。有趣的是，耐寒的 COOL1 等位基因主要分布在气候寒冷的高纬度北方地区。

该研究的核心发现：

COOL1 基因对玉米耐寒性具有负调控作用；

COOL1 基因启动子的天然突变导致与转录因子 HY5 的差异结合；

冷激活的 CPK17 通过磷酸化来稳定 COOL1；

COOL1 突变体增强了玉米对高纬度地区的适应性。

总的来说，该研究揭示了一条此前未知的通路——以 COOL1 中心的模块通过该通路调控玉米的耐寒性，从而适应高纬度寒冷环境。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)01431-4

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