農作物應對全球氣候變化引起的異常溫度需要具備優異耐受模塊，品種設計需依賴細胞寒害感知防御“信號網絡”“修復機制”的原理。
在前期研究中，中國科學院院士、中科院植物研究所研究員種康研究組在水稻寒害感知與防御“信號網絡”中發現了包括感受器、激酶、葉綠體維生素E-K1代謝途徑、轉錄因子和海藻糖代謝在內的一系列元件及其之間的網絡關系。然而，關于寒害專一的DNA修復系統是如何建立的則知之甚少。最新研究發現，具有特異性的人工馴化選擇的自然變異耐寒基因模塊能夠修復寒害引起的DNA損傷。研究基于數據空間降維理念，通過數學算法將多維尺度的數據合降維的全基因組關聯分析，即數據整合GWAS（DM-GWAS），在水稻中系統鑒定到耐寒QTL遺傳位點與主效基因COLD11，其突變引起耐寒性的顯著降低，編碼區存在GCG密碼子重復，且與DNA修復活性和耐寒性具有正相關性，受到強的馴化選擇。這是首次報道馴化選擇的寒害DNA修復優異等位模塊新機制。該模塊具有重要的應用潛力，為耐寒分子設計育種中對關鍵位點進行精細調控開辟了新途徑。
1月7日，相關研究成果在線發表在Science Advances上。該工作由植物所種康研究組、數學與系統科學研究院研究員李啟寨、遺傳與發育生物學研究所研究員程祝寬、植物所研究員葛頌等合作完成。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金基礎科學中心項目的支持。
