La capacità delle piante di tollerare lo stress da freddo è fondamentale nel determinare la stagione di crescita e la distribuzione geografica delle piante. Le anomalie della temperatura locale causate dal cambiamento climatico globale minacciano direttamente la produzione agricola. Il miglioramento della tolleranza al freddo nelle varietà di riso richiede di chiarire i meccanismi regolatori delle vie di segnalazione del freddo.

È stata stabilita la via principale di trasduzione del segnale della tolleranza al freddo nel riso, ma non è chiaro come siano regolate le diverse componenti. OsbHLH002 è uno degli oltre 100 membri della famiglia del fattore di trascrizione bHLH nel riso e ha la più alta omologia con la proteina Arabidopsis ICE1, che è uno dei membri principali della via di segnalazione del freddo in Arabidopsis (quindi OsbHLH002 è anche chiamato OsICE1).

Il team di ricerca guidato dal Prof. CHONG Kang dell'Istituto di botanica dell'Accademia cinese delle scienze ha rivelato un nuovo meccanismo per la tolleranza al freddo mediata da OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1 nel riso.

Il team di ricerca aveva dimostrato nel 2009 che la sovraespressione del gene del riso selvatico OrbHLH2 aumentava la tolleranza allo stress osmotico nell'Arabidopsis. Questa volta, hanno scoperto che la proteina chinasi OsMAPK3 attivata a freddo fosforila direttamente il fattore di trascrizione OsbHLH002/OsICE1 per potenziarne l'attività di transattivazione. Inoltre, OsMAPK3 ha attenuato l'interazione tra OsbHLH002 ed E3 ubiquitina ligasi OsHOS1, che ha portato a una ridotta ubiquitinazione e degradazione di OsbHLH002.

L'aumento del contenuto proteico e dell'attività di transattivazione di OsbHLH002 attiva efficacemente l'espressione di OsTPP1 (codifica trealosio-6-fosfatasi) per promuovere l'idrolisi del trealosio-6-fosfato, aumentando il contenuto di trealosio e migliorando la tolleranza al freddo del riso. Questi risultati stabiliscono un nuovo percorso OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1. Questa via trasduce il segnale freddo dal sistema a cascata della chinasi al nucleo e promuove la sintesi di un protettore osmotico per regolare la tolleranza al freddo nel riso.