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全球变暖影响作物产量，水稻对高温敏感。研究人员开展 “OsEBF1-OsEIL5-OsPP91 模块调控水稻耐热性” 的研究，发现该模块通过泛素化和转录激活调控水稻耐热，为培育耐热水稻品种提供遗传资源。
在全球气候变暖的大背景下，地球表面平均温度不断攀升，高温天气愈发频繁和强烈。这对农作物的生长和产量产生了极大的负面影响，据估计，全球平均气温每升高 1°C，主要农作物的产量就会下降 3% - 8%。水稻作为全球一半以上人口的主食，在幼苗期和生殖期都对高温胁迫极为敏感，这不仅导致产量降低，还会影响其品质。因此，探索水稻耐热的分子机制，挖掘相关基因资源，对于培育耐热水稻品种、保障粮食安全至关重要。
福建农林大学的研究人员针对这一问题展开研究，他们发现了一个全新的分子调控模块 ——OsEBF1-OsEIL5-OsPP91，该模块在水稻响应热胁迫过程中发挥着关键作用。这一重要研究成果发表在《Cell Reports》杂志上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是利用 CRISPR-Cas9 技术构建相关基因的突变体，如 oseil5 和 ospp91 突变体，以此来研究基因功能缺失对水稻耐热性的影响；二是采用 RNA 测序（RNA-seq）技术分析基因表达谱，从而筛选出受 OsEIL5 调控的基因；三是运用染色质免疫沉淀（ChIP）、酵母单杂交（Y1H）和电泳迁移率变动分析（EMSA）等技术，验证转录因子与靶基因启动子之间的相互作用。
研究结果如下：
- OsEIL5 对水稻耐热性的影响：在六个 EIL 基因中，OsEIL5 受 heat stress 诱导最为显著。通过构建 oseil5 突变体和 OsEIL5 过表达（OE）株系发现，oseil5 突变体在热胁迫下表现出更高的敏感性，存活率降低，H2O2积累增加，电解渗漏升高；而 OsEIL5-OE 株系则具有更强的耐热性，存活率提高，H2O2积累减少，电解渗漏降低。在生殖期，OsEIL5 同样能提高水稻的耐热性，增加种子结实率。此外，OsEIL5 过表达对水稻的关键农艺性状没有明显负面影响。
- OsEIL5 的亚细胞定位和转录激活功能：研究表明，OsEIL5 主要定位于细胞核，且具有转录激活活性，其转录活性依赖于 C 末端 339 - 504 位氨基酸。
- OsEIL5 与 OsPP91 的关系：研究人员发现 OsEIL5 可能不参与乙烯响应，而是直接激活 OsPP91（编码一种 2C 型蛋白磷酸酶）的转录。OsPP91 是水稻耐热性所必需的，敲除 OsPP91 会降低水稻的耐热性，而过表达 OsPP91 能部分挽救 oseil5-1 的热敏感性。
- OsEIL5 对其他热响应基因的调控：通过 RNA-seq 分析，研究人员发现除 OsPP91 外，OsEIL5 还能调节一些与内质网（ER）蛋白加工相关的热响应基因的表达。OsEIL5 过表达株系对 ER stress 的抗性更强，表明其可能通过调节 ER stress 响应来提高水稻的耐热性。
- OsEBF1 与 OsEIL5 的相互作用及对水稻耐热性的影响：OsEBF1 与 OsEIL5 相互作用并通过泛素化途径降解 OsEIL5，从而抑制 OsPP91 的表达，降低水稻的耐热性。敲低 OsEBF1 的表达可提高水稻的耐热性，而敲除 OsEIL5 会部分降低高耐热株系 EBF1R13 的耐热性，这表明 OsEBF1 在水稻响应热胁迫中的功能部分依赖于 OsEIL5。
研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了 OsEBF1-OsEIL5-OsPP91 模块在转录后和转录水平上精细调控水稻耐热性的机制。OsEBF1 通过促进 OsEIL5 的泛素化降解，抑制 OsPP91 的表达，降低水稻耐热性；而当 OsEBF1 水平较低时，OsEIL5 可激活 OsPP91 的表达，增强水稻耐热性。此外，研究还发现除 OsPP91 外，OsEIL5 可能通过激活 ER stress 相关基因来提高水稻耐热性。这一研究成果为深入理解水稻热胁迫响应机制提供了新的视角，也为培育耐热水稻品种提供了重要的遗传资源和理论依据。然而，该研究也存在一些局限性，如无法确定 OsEIL1 对 EBF1R13 高耐热性的贡献，以及 OsPP91 的磷酸酶活性、相互作用蛋白等问题尚待进一步研究。但总体而言，这项研究在水稻耐热性研究领域取得了重要突破，对未来的农业生产具有重要的指导意义。
