稉稻（japonica）能在低溫下照常發芽的秘密

圖片來源：Nat. Comm.

亞洲的水稻大致可以分為兩個亞種：稉稻（japonica）與秈稻（indica）。一般來說，稉稻出現在緯度較高的區域（如日本），而秈稻則分布於緯度較低的區域（如中國南方與東南亞）。至於台灣，則因為受到日本統治50年的關係，大家都比較習慣食用稉稻。

這兩個亞種的水稻，一般來說稉稻比較怕熱；但是稉稻其實也比較耐冷。在攝氏15度時，大部分的稉稻種子還是可以發芽，但是秈稻的種子發芽率就大幅降低。

究竟是為什麼導致這麼大的不同呢？最近中國的研究發現，原來是一個稱為OsUBC12的E2泛素連接酶被轉位子（transposon）在啟動子區域（ATG上游第542個核苷酸）插入造成的結果。

這個轉位子的插入，造成OsUBC12的表現大幅上升。接下來，由於OsUBC12會對OsSnRK1.1進行泛素化，當OsSnRK1.1泛素化之後，就會被送去分解掉。

OsSnRK1.1被分解掉，會發生什麼事呢？原來OsSnRK1.1是一個蛋白質激酶，負責正向調節離層酸（ABA）信號，增強種子對ABA的反應，從而抑制種子的發芽。當OsUBC12的量因為轉位子的插入而增多，使得更多OsSnRK1.1被分解時，就會造成細胞中OsSnRK1.1的減少，於是減弱了ABA訊息傳導，使種子在低溫條件下更容易發芽。

當研究團隊把這個變異導入秈稻以後，秈稻在低溫下的發芽率也大大提升了。

到底這個轉位子是怎麼來的呢？研究團隊分析了許多品系的水稻後發現，這個轉位子插入的變異，可能是來自於秈稻與稉稻之間的雜交育種。

這一發現不僅為理解E2泛素連接酶在植物ABA信號傳遞中的作用提供了新見解，也為改進稉稻在低溫條件下的發芽能力提供了潛在的遺傳資源。這對於水稻的生長發育和生態適應性研究具有重要意義，尤其是在面對全球氣候變遷，提高作物抗逆性的當下背景下尤為重要。

參考文獻：

Zhang, C., Wang, H., Tian, X. et al. A transposon insertion in the promoter of OsUBC12 enhances cold tolerance during japonica rice germination. Nat Commun 15, 2211 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46420-7

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