水稻起源于热带地区，属于低温敏感作物，低温冷害是制约其产量和地理分布的主要因素。据统计，我国每年因孕穗期低温冷害造成的稻谷损失约为300万至500万吨。黑龙江省作为我国优质水稻的主产区，孕穗期冷害频发，该性状与稻瘟病抗性一同被列为黑龙江省水稻品种审定的必备前提。因此，系统挖掘水稻耐冷调控关键基因，加速耐冷品种的选育与推广，对保障当前水稻生产安全具有重要的现实意义。

东北地理所水稻分子育种团队前期研究发现，OsWRKY53通过转录抑制赤霉素（GA）生物合成基因在花药中的表达，负调控水稻孕穗期耐冷性。进一步研究表明，OsWRKY53在粳稻与籼稻孕穗期耐冷性差异中发挥着重要的调控作用。深入解析发现，OsWRKY53编码区存在一个功能SNP（C518G），该位点是籼稻、粳稻耐冷性差异的分子基础。OsWRKY53^518C在粳稻中广泛分布，而OsWRKY53518G则普遍存在于籼稻中。研究团队通过关联分析、染色体片段置换系的耐冷表型鉴定，以及引导编辑材料的构建与耐冷表型评估，从多个层面证实，粳稻型等位基因OsWRKY53^518C介导的孕穗期耐冷性显著强于籼稻型OsWRKY53^518G。机制研究揭示，OsWRKY53^518G对GA生物合成的转录抑制活性高于OsWRKY53^518C，导致低温条件下花药中GA含量降低，进而影响花粉发育。群体遗传与地理分布分析显示，OsWRKY53^518C等位基因起源于中国野生稻，在水稻驯化过程中被保留于温带粳稻，并随后扩散至高纬度地区。该研究提出OsWRKY53是水稻孕穗期耐冷性调控的关键因子，其优势等位基因OsWRKY53^518C在提升水稻耐冷性育种中具有重要的遗传资源价值。

图1. OsWRKY53518C是介导水稻孕穗期耐冷性增强的优势等位基因

研究成果以“Natural variation in WRKY53 confers cold tolerance at the booting stage between japonica and indica rice”为题，在线发表于国际学术期刊Theoretical and Applied Genetics。中国科学院东北地理与农业生态研究所联合培养硕士生杨江利及黑龙江大学刘长华副教授为论文共同第一作者，中国科学院东北地理与农业生态研究所卜庆云研究员与唐佳琦项目副研究员为共同通讯作者。福建农林大学陈倬副教授、中国科学院东北地理与农业生态研究所田晓杰副研究员也参与了该项工作。该研究得到了国家自然科学基金联合基金项目、黑龙江省重点研发项目和国家自然科学基金青年基金项目等资助。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s00122-026-05339-x