Cell | COOL1基因的自然变异助力玉米高纬度耐寒适应

　　近期，中国农业大学杨淑华教授团队在Cell上发表了题为“A natural variant of COOL1 gene enhances cold tolerance for high-latitude adaptation in maize”研究论文，首次揭示了玉米适应高纬度低温环境的分子基础（2025年1月22日在线发表，doi: 10.1016/j.cell.2024.12.018）

　　摘要： 在全球气候变化的背景下，提升作物对低温逆境的适应能力具有重要意义。玉米作为重要的粮食作物，其在高纬度寒冷地区的种植受到低温胁迫的限制。因此，阐明玉米耐寒机制有助于推动其种植区域向更高纬度拓展。近期，中国农业大学杨淑华教授团队在Cell上发表了题为“A natural variant of COOL1 gene enhances cold tolerance for high-latitude adaptation in maize”研究论文，首次揭示了玉米适应高纬度低温环境的分子基础（2025年1月22日在线发表，doi: 10.1016/j.cell.2024.12.018）。该研究通过全基因组关联分析，鉴定出调控玉米耐寒性的核心转录因子COOL1。研究发现，COOL1通过直接抑制低温响应基因DREB1/CBF和海藻糖合成关键基因TPS的表达，从而负调控玉米的耐冷能力。进一步研究表明，COOL1启动子区域的自然变异影响了光信号转录因子HY5对其启动子区的结合活性，从而引发COOL1表达差异及耐寒表型差异。此外，低温可激活钙依赖蛋白激酶CPK17的激酶活性，诱导COOL1磷酸化并增强其蛋白稳定性，进而抑制玉米的耐寒性。进化起源分析显示，COOL1的耐寒单倍型Hap A主要分布于美洲大陆北部高纬度寒冷地区，而冷敏感单倍型Hap B则分布于低纬度温暖地区。这表明COOL1的自然变异在玉米对高纬度寒冷气候的适应过程中发挥了关键作用。综上，该研究系统阐明了COOL1介导的玉米高纬度耐寒分子机制，为玉米在寒冷地区的品种改良和精准分子育种提供了全新策略。