日前，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心林鴻宣院士團(tuán)隊與上海交通大學(xué)林尤舜研究員團(tuán)隊、廣州國家實驗室李亦學(xué)研究員團(tuán)隊合作，破解了水稻感知并響應(yīng)高溫的雙重“密碼鎖”，揭示了植物中的一個循序激活、協(xié)同串聯(lián)的熱信號感知機(jī)制，并通過對該機(jī)制的遺傳改良，成功培育出具有梯度耐熱性的水稻新株系，助力作物耐高溫分子育種，為應(yīng)對全球變暖導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)提供了新的解決方案。

▲TT2-DGK7-MdPDE1熱信號傳遞網(wǎng)絡(luò)

▲DGK7和MdPDE1高溫下保護(hù)水稻產(chǎn)量

氣候變暖與持續(xù)高溫直接威脅全球糧食安全。因此，急需挖掘作物中的耐熱基因，解析耐熱機(jī)制、培育適應(yīng)高溫氣候的新品種。高溫來襲，植物細(xì)胞是如何“感知”并“響應(yīng)”的呢？這一直是未解之謎。研究團(tuán)隊經(jīng)過多年努力，成功鑒定到水稻中兩個關(guān)鍵調(diào)控因子，DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）。它們像一套精密協(xié)作的“警報系統(tǒng)”，將高溫物理信號一步步轉(zhuǎn)化為細(xì)胞能夠理解的“生物指令”，完成一場從細(xì)胞邊界到細(xì)胞核的“傳訊”。該發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)連接了從細(xì)胞膜脂質(zhì)重塑到核內(nèi)信號級聯(lián)的完整過程，解決了領(lǐng)域內(nèi)長期存在的難題。

▲改良水稻田

▲改良水稻田

該機(jī)制的破解為育種提供了精準(zhǔn)靶點。在高溫下，單基因改良的株系比對照增產(chǎn)50%～60%；雙基因改良的株系比對照增產(chǎn)提高約一倍，且不影響正常條件下的產(chǎn)量。科學(xué)家不僅能改良作物的耐熱性，更能像調(diào)節(jié)音量一樣精準(zhǔn)設(shè)計“梯度耐熱”品種，以適應(yīng)不同地區(qū)的氣候需求，為其他主糧作物的耐熱育種改良提供扎實的理論依據(jù)與寶貴的基因資源。

來源：中央廣播電視總臺

責(zé)任編輯：侯茜