admin 12月3日，中国科学院植物分子科学卓越中心林红轩研究员团队与上海交通大学林友春研究员团队在国际学术期刊《Cell》上联合发表研究论文。研究团队破解了水稻高温传感和高温响应的双重封锁密码，揭示了植物体内一种协同串联的热信号传感机制，顺序激活，并通过对该机制进行基因改良，成功培育出“梯度耐热水稻新品种”。近年来，全球气候变暖、持续高温直接威胁全球粮食安全的基础。高温破坏农作物花粉活力，导致授粉和灌浆困难，产量和品质大幅下降，直接削弱基础粮食生产能力产区。这是当今粮食安全面临的最严重、最紧迫的挑战之一。为此，农业科技领域迫切需要发现农作物的耐热基因，分析耐热机制，开发适应未来气候的新品种。当植物细胞暴露在高温下时如何“感知”和“反应”？这些变化如何被细胞“识别、翻译和解释”一直是一个未解之谜。经过多年的努力，研究小组鉴定出了水稻中两个重要的调节因子：DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）。它们就像一系列经过精确校准的“警报系统”，一步步将高温物理信号转化为细胞能够理解的“生物指令”，完成从细胞边缘到细胞核的“通讯”。当“高温危机”到达细胞膜时，也就是“高温危机”植物细胞的“城墙”，膜的“卫士”DGK7首先被激活，然后产生一种名为PA（磷脂酸）的脂质信使。这个过程完成了信号的初步转换和放大，将外界的高物理温度转化为细胞内的化学警报。然后AP作为信使渗透到细胞中，准确传递“城外的危险”（高温信号），激活“中统帅”MdPDE1，并支持顺利进入核心的“中央指挥中心”，通过降解另一种信使分子AM.Pc（环核苷酸）来维持耐热基因表达程序，该分子可以刺激细胞合成toshock蛋白、活性氧清除酶和其他“耐热武器”，使细胞从正常状态过渡到“热紧急”状态，以抵抗高温应激并产生基于ab的耐热表型。经过研究，团队进行了遗传设计，并在模拟高温下的现场实验中取得了满意的结果。与对照品系相比，用单基因改良的水稻品系显示产量增加了 50% 至 60%。另一方面，双基因改良菌株的产量大约是对照菌株的两倍。这意味着科学家不仅可以提高作物的耐热性，还可以设计出“梯度耐热”品种，以适应不同地区的气候需求，并以与作物相同的精度调节体积，即使在高温环境下也能保持作物稳定产量。由于该机制的保守性，该研究为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种和改良提供了坚实的理论框架和宝贵的遗传资源，为全球变暖背景下确保粮食安全开辟了新途径。 （王亚杰，中国青年报记者/中国青年报）
（编辑：何欣）