野生イネの低温ストレス応答機構を解明 (Study Reveals How Wild Rice Responds to Cold Stress)

2026-06-12 中国科学院(CAS)

中国科学院西双版納熱帯植物園(XTBG)の研究チームは、野生イネ(Oryza rufipogon)由来の系統を用いて、イネの耐冷性に関わる分子・生理学的機構を解明した。低温ストレスは苗期のイネの生育を大きく阻害し、収量低下の要因となるが、葉と根がどのように協調して応答するかは十分に理解されていなかった。研究では栽培品種Dianjingyou 1(DJY1)を親として作出した導入系統(IL)のうち、低温感受性の高いJ876を解析した。その結果、J876では低温条件下で活性酸素種(ROS)が過剰に蓄積し、抗酸化酵素活性が低下していたことから、酸化ストレス制御能力が弱いことが示された。また、フェニルプロパノイド代謝が耐冷性に関わる重要な経路であることが判明した。さらに、葉と根は共通の防御戦略を持ちながらも応答様式が異なり、葉ではフラボノイド生合成の抑制、根ではガラクトース代謝の変化が特徴的に見られた。研究チームは、ROS除去能力の向上や葉・根それぞれの細胞壁関連代謝経路を強化することで、耐冷性に優れたイネ品種の育成につながる可能性があると結論づけた。

<関連情報>

生理学的、トランスクリプトーム解析、および広範囲にわたるメタボローム解析を統合した結果、イネ(Oryza rufipogon)由来の穂頂部流産系統J876における低温ストレス応答の根本的なメカニズムが明らかになった Integrated physiological, transcriptomic and widely targeted metabolomic analyses reveal the underlying mechanism of cold stress response in the panicle apical abortion line J876 derived from Oryza rufipogon

Jinglin Wu, Jiazhi Liu, Xi Xu, Deyu Zhang, Amir Sohail, Xinyu Mao, Jinpeng Wan, Guizhou Liu, Chengkai Lu, Peng Xu
Plant Physiology and Biochemistry  Available online :19 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2026.111399

野生イネの低温ストレス応答機構を解明 (Study Reveals How Wild Rice Responds to Cold Stress)

Highlights

  • Phenylpropanoid metabolism may be one of the key secondary metabolic pathways involved in the rice response to cold stress.

Abstract

Cold stress is a major environmental factor that significantly limits rice yield. However, the coordinated systemic responses of rice leaves and roots to cold stress remain poorly understood. In this study, we developed Oryza rufipogon introgression lines (ILs) using the recipient parent Dianjingyou 1 (DJY1). Among these lines, J876 exhibits panicle apical abortion and was selected to investigate cold tolerance at the seedling stage. Phenotypic analysis showed that J876 was significantly more sensitive to cold stress than DJY1. To elucidate the underlying mechanisms, we conducted integrated physiological, biochemical, transcriptomic, and widely targeted metabolomic analyses to compare cold stress responses between DJY1 and J876. Under cold treatment, J876 accumulated higher levels of reactive oxygen species (ROS) in both leaves and roots, while exhibiting lower oxidoreductase activity than DJY1. Furthermore, differentially expressed genes and metabolites were mainly involved in amino acid and carbohydrate metabolism. Integrative analyses revealed that flavonoid biosynthesis was specifically activated in leaves and galactose metabolism was uniquely modulated in roots under cold stress, highlighting their potentially coordinated roles in rice cold tolerance. These findings provide new insights into the regulation of cold-induced oxidative stress in rice and offer valuable guidance for breeding cold-tolerant rice varieties.

1207植物保護
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