全球变暖致使地球表面的平均温度上升，令全球性高温事件愈发剧烈，且对农作物的生产力造成了重大的负面影响。据估算，全球温度每升高1℃，全球主要农作物的产量将会降低3%-8%。水稻作为世界上超过半数人口的主食，在幼苗期和生殖期均易遭受高温胁迫，进而导致产量与品质的下降。应对此挑战的重要方式之一在于挖掘调控耐热性的基因并解析其作用机制，进而利用这些基因培育耐热型水稻品种。EIN3 (ETHYLENE INSENSITIVE 3) and EIL (EIN3-like) 是乙烯信号途径的核心转录因子，PP2C是植物中一类主要的蛋白磷酸酶，二者都在植物应答生物和非生物胁迫时发挥重要作用。但水稻中的EIL和PP2C家族成员是否参与热胁迫应答尚不清楚。
近日，Cell旗下杂志《细胞报告》Cell Reports以Article形式在线发表了百富策划论坛菌草与生态学院许卫锋团队/刘建平研究组题为“The OsEBF1-OsEIL5-OsPP91 module regulates rice heat tolerance via ubiquitination and transcriptional activation （OsEBF1-OsEIL5-OsPP91模块通过泛素化和转录激活调控水稻耐热性）”的研究论文，解析了OsEBF1-OsEIL5-OsPP91模块通过泛素化降解和激活下游靶基因的表达在翻译和转录水平调控水稻耐热性的分子机制。
该研究发现在水稻EIL基因家族6个成员中，OsEIL1/2/5在热处理时表达量大幅上调，受诱导程度最高的是OsEIL5。敲除OsEIL5后，水稻在苗期和生殖期的耐热性显著降低；过表达OsEIL5则可以明显增强水稻在苗期和生殖期的高温抗性。并且过表达OsEIL5并未影响水稻的生长。OsEIL5定位在细胞核中，具有转录激活能力。作为转录因子，OsEIL5可以直接激活下游蛋白磷酸酶编码基因OsPP91的表达。在野生型中敲除OsPP91显著降低水稻耐热性，而在oseil5突变体中过表达OsPP91只能部分挽救oseil5的热敏感性，说明OsEIL5还有其它靶基因。一个F-box蛋白OsEBF1与OsEIL5在细胞核中互作，通过泛素化和26S蛋白酶体对OsEIL5进行降解。OsEBF1负调控水稻的耐热性，在OsEBF1的RNAi株系EBF1R13中敲除OsEIL5并没有完全消除EBF1R13极强的耐热性，表明OsEBF1还可通过降解其它靶蛋白影响水稻耐热性。我们的研究增进了人们对于水稻热胁迫响应的理解，并且有可能为培育耐热型水稻品种提供遗传资源。
百富策划论坛菌草与生态学院许卫锋教授为论文唯一通讯作者，刘建平副教授为论文第一作者。福建省农科院资源环境和土壤肥料研究所的王珂助理研究员，百富策划论坛菌草与生态学院许飞云副教授，百富策划论坛资环学院张仟副教授，王正瑞博士，河南省农科院粮作所的王亚副研究员，广东省农科院水稻研究所陈浩副研究员对该工作提供了重要帮助和指导。本研究得到了国家自然科学基金、国家科技创新2030-重大项目、福建省自然科学基金等项目的资助。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211124725000427