Het vermogen van planten om koudestress te verdragen is van fundamenteel belang bij het bepalen van het groeiseizoen en de geografische spreiding van planten. Lokale temperatuurafwijkingen veroorzaakt door de wereldwijde klimaatverandering vormen een directe bedreiging voor de gewasproductie. Verbetering van koude tolerantie in rijstvariëteiten vereist verduidelijking van de regulerende mechanismen van huiveringwekkende signaalroutes.

De primaire signaaltransductieroute van koude tolerantie in rijst is vastgesteld, maar hoe de diverse componenten worden geregeld is niet duidelijk. OsbHLH002 is een van de meer dan 100 leden van de bHLH-transcriptiefactorfamilie in rijst en heeft de hoogste homologie met Arabidopsis ICE1-eiwit, wat een van de kernleden is in de koude-signaleringsroute in Arabidopsis (vandaar OsbHLH002 wordt ook OsICE1 genoemd).

Het onderzoeksteam onder leiding van Prof. CHONG Kang van het Institute of Botany van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een nieuw mechanisme onthuld voor koude tolerantie gemedieerd door OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1 in rijst.

Het onderzoeksteam had in 2009 aangetoond dat overexpressie van het wilde rijstgen OrbHLH2 de tolerantie voor osmotische stress in Arabidopsis verhoogde. Deze keer, ze ontdekten dat het door koude geactiveerde proteïnekinase OsMAPK3 de transcriptiefactor OsbHLH002/OsICE1 direct fosforyleert om de transactiveringsactiviteit te versterken. Bovendien, OsMAPK3 verzwakte de interactie tussen OsbHLH002 en E3-ubiquitine-ligase OsHOS1, wat leidde tot verminderde ubiquitinatie en afbraak van OsbHLH002.

De toename van het eiwitgehalte en de transactiveringsactiviteit van OsbHLH002 activeert effectief de expressie van OsTPP1 (dat codeert voor trehalose-6-fosfatase) om de hydrolyse van trehalose-6-fosfaat te bevorderen, het verhogen van het trehalose-gehalte en het verbeteren van de koeltolerantie van rijst. Deze resultaten vestigen een nieuwe route OsMAPK3-OsbHLH002-OsTPP1. Deze route brengt het koudesignaal van het kinase-cascadesysteem naar de kern en bevordert de synthese van een osmotisch beschermend middel om koude tolerantie in rijst te reguleren.