華農(nóng)科研進展

【開欄語】為集中展示學?？萍紕?chuàng)新成果，傳遞學術前沿動態(tài)，即日起，華南農(nóng)業(yè)大學官方微信公眾號正式推出“華農(nóng)科研進展”專欄。專欄將聚焦優(yōu)勢特色領域，及時發(fā)布華農(nóng)在基礎研究、技術攻關、成果轉化等方面的最新突破，全面呈現(xiàn)科研團隊的創(chuàng)新探索與實干擔當，助力學校學科內涵提升與“雙一流” 建設。

稻菽千重浪，科研探新章。作為專欄開篇報道，今天為您帶來華農(nóng)作物學科團隊最新重要成果，講述背后的科研故事。

在水稻基因里，既有“殺手”，也有“保鏢”？

“溫度”來當“和事佬”

為秈稻和粳稻的“愛情”架“鵲橋”？

近日，華南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院

未來作物精準育種基礎研究卓越中心

陳樂天/劉耀光團隊

揭示了水稻Sa座位三基因

“殺手?保鏢”系統(tǒng)的分子遺傳基礎

首次闡明植物雜種不育

響應環(huán)境溫度的全新分子機理

相關研究成果登上植物領域國際頂級期刊

Molecular Plant

2026年第二期封面故事

華農(nóng)成果登上 Molecular Plant封面

本期Molecular Plant封面設計以溫度調控水稻秈粳F(xiàn)?雜種花粉育性的分子機理為核心，揭示水稻生殖隔離的“溫度開關”。

?封面中央展現(xiàn)莖稈粗壯、分蘗旺盛、粒多穗重的秈粳F(xiàn)?植株雜種優(yōu)勢表型。

?背景以藍紅漸變色彩象征不同緯度種植區(qū)的溫度變化——藍色代表高緯度溫帶區(qū)域，紅色代表低緯度高溫（亞）熱帶地區(qū)。

?封面左右兩側的花粉以擬人化場景，闡明溫度調控秈粳F(xiàn)?植株花粉育性的分子機理。在低溫條件下（左側藍區(qū)），秈型基因編碼的M?（劍客）與F?（劍）形成人劍合一的功能型“殺手復合體”，破壞活性氧（ROS）清除蛋白COX11（盾牌），導致ROS爆發(fā)，進而殺死攜帶粳型弱保鏢基因（FL?）的花粉；在高溫條件下（右側紅區(qū)），高溫促使M?-F?復合體解離（劍客與劍分離），喪失殺手功能，F(xiàn)L?弱保鏢功能得以發(fā)揮作用，COX11抑制ROS爆發(fā)，花粉得以存活，雜種不育被克服。

?封面的溫度開關形象展示：溫度是調控秈粳雜種F?生殖隔離育性轉換的關鍵因子。

這一發(fā)現(xiàn)表明，在物種演化和分類中長期存在爭議的物種邊界模糊性，很可能是源自環(huán)境誘導的生物適應性變化，而非由于物種概念的模糊，為物種邊界模糊性提供了特定的分子機理模型；該研究也為克服水稻遠緣雜交生殖隔離、拓展雜種優(yōu)勢利用提供了重要的理論依據(jù)。

論文題目和作者信息

華南農(nóng)業(yè)大學博士后李構思（現(xiàn)為中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)基因組研究所助理研究員）和張雅玲（現(xiàn)為中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心助理研究員）為該論文的共同第一作者，華農(nóng)教授陳樂天、中國科學院院士劉耀光為共同通訊作者。研究得到國家自然科學基金重點項目和廣東省“十四五”農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新十大重點攻關揭榜掛帥項目、廣東省振興種子產(chǎn)業(yè)項目和廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目的資助。

“科研有沒有秘訣？我的回答是‘沒有秘訣’，就是愛好加堅持?！痹趯W校3月18日舉行的“弘揚科學家精神主題論壇”上，劉耀光分享了自己的科研故事，話語樸素而真摯。對于跟隨劉耀光、陳樂天開展研究十多年，在華農(nóng)完成本碩博學習直至博士后出站的李構思而言，老師的這些話語其實早已超越簡單的文字，成為了薪火相傳的精神和指南。

作為論文核心作者，她從博士入學開始便深度參與實驗方案設計、研究材料培育、稻穗表型調研、蛋白分子實驗和論文撰寫和修改等工作，一頭扎進研究近10年時間，直到成果發(fā)表后才博士后出站。實驗室和稻田見證了她的成長，也見證了一顆追求科學真理的初心。如今，李構思已走上工作崗位，回望當初那個初來乍到、尚且懵懂的18歲少女，更有悠長不盡的感悟回味。

“殺手”與“保鏢”：有趣的“溫度開關”

綠色的稻田里，稻穗揚花，花粉輕搖，這看似平常的生長瞬間，卻藏著大學問。在雜交水稻育種領域，有一個科學家們常年研究的對象：不同種或秈粳稻亞種間水稻雜交時，常常會出現(xiàn)花粉不育、結不出稻米的情況，這就是“生殖隔離”在水稻雜交中的體現(xiàn)。如果能搞清楚其中原理，破解不育機制，那么雜交水稻育種將實現(xiàn)革命性的突破。

基因，是一切問題的源頭。長期以來，華農(nóng)水稻遺傳育種研究團隊圍繞水稻基因展開攻關，尋找和分析一切可能影響育種的因素。這次的研究，關鍵詞是“溫度”。“我們首次揭示了‘溫度’這個因素是怎么作為開關，來調控水稻的雜種不育過程?！崩顦嬎冀榻B。

李構思和同學們在做水稻植株溫度處理準備

秈稻中有兩個“殺手”基因——SaF?和SaM?，這兩個基因湊在一起，會形成一個蛋白復合體，引發(fā)水稻細胞里的活性氧“爆發(fā)”，直接讓花粉失去育性，變成“空殼花粉”。有趣的是，團隊還發(fā)現(xiàn)了水稻的兩種“保鏢”基因，本領大不相同：一種是秈稻里的“強保鏢”SaFL?，不管是高溫還是低溫（廣州常規(guī)種植季節(jié)），它都能穩(wěn)穩(wěn)發(fā)揮作用，時刻守護秈型花粉育性；另一種是粳稻里的“弱保鏢”SaFL?，則是個“怕涼的小家伙”，只有在高溫環(huán)境下才能正常工作，低溫時就會“掉鏈子”。

這就造就了秈粳雜交水稻一個特別的現(xiàn)象——“反溫敏不育”：高溫時，“弱保鏢”正常上崗，粳型花粉可育；低溫時，“弱保鏢”罷工，“殺手”橫行，粳型花粉不育。水稻Sa基因座的雜種不育系統(tǒng)，就這樣形成一套“殺手與保鏢”的博弈體系，花粉能不能正常發(fā)育，全看這場博弈的結果。

Molecular Plant期刊評審專家認為，研究首次闡明植物雜種不育響應環(huán)境溫度的全新分子機理，為詮釋水稻亞種形成和地理擴張過程中生殖隔離系統(tǒng)的演化機制和環(huán)境適應性提供新視角。成果作為期刊主編月度推薦內容登上封面，也是華南農(nóng)業(yè)大學一流學科作物學2025年在水稻研究取得的重要成果之一。

甘坐“冷板凳”，為一個答案、一份初心

時間回到2016年。彼時李構思剛剛博士入學，所在團隊的主要研究方向是水稻雜種優(yōu)勢利用和雜種不育。不久，她就接到了任務——繼承前輩衣缽，繼續(xù)探索“殺手”基因。“早在2008年，我們課題組的一位師兄就已經(jīng)發(fā)表了‘Sa基因座’中‘殺手’基因克隆的論文。所以之后，包括我的師兄師姐和師弟師妹，我們其實都是在接力去完成這項工作。”李構思介紹。

李構思在試驗田中插秧

水稻DNA樣品

水稻花粉取樣，是研究中至關重要的環(huán)節(jié)，更是一場和時間賽跑的“硬仗”。花粉體量小，實驗需要的量卻很大，而取樣的時間窗口又特別短。為了搶抓時機，李構思和團隊伙伴們常常清晨下田，一株株查看材料、剪取合適的幼穗，又馬不停蹄趕回實驗室，趁著新鮮收集花藥。取樣季集中在五一、十一期間，忙起來假日無休，通宵達旦更是家常便飯；雜交時則常常頂著炎炎烈日，從清晨到午后，在田里一呆就是五六個鐘頭。

“我們做科研可能很多時候并不如想象中的那么高大上，在做精細實驗的同時也要耐得住瑣碎的事情。”科研日常是枯燥且繁瑣的，但有良師指導、益友陪伴，李構思也能從其中體會到成長的樂趣。

論文第一作者李構思（左一）和張雅玲（右一）博士畢業(yè)時和劉耀光院士合影

李構思（右二）博士畢業(yè)時和導師陳樂天教授合影

李構思和團隊同學在試驗田中

“科研要講邏輯、重實驗，不迷信權威”是團隊負責人陳樂天教授常常和大家說的一句話。他經(jīng)常鼓勵大家大膽提出想法，給足學生獨立探索的空間，重視培養(yǎng)協(xié)作能力，也十分注重培養(yǎng)學生在會議匯報、人際交往等方面的綜合素質。劉耀光院士則用極致的嚴謹指導著整個團隊——修改論文時，他會逐字逐句斟酌、反復核對基因序列結構圖?！拔淖置枋?、結構示意圖上有些微不符，劉院士都會指出來修正?！崩顦嬎蓟貞?。

研究過程中，李構思曾一度陷入分子機制解析的瓶頸。“做科研最大的特點就是不確定性，因為它未知，所以我們才更要去探索?！痹趯熽悩诽斓狞c撥下，她抱著“嘗試別的方向，看是否能有不一樣結果”的心態(tài)換了思路重新來過，果真發(fā)現(xiàn)了該作用機制并非通過預想的SUMO化蛋白修飾，而是泛素化修飾，就此打開了研究新的突破口。

為了潛心鉆研、取得突破性進展，李構思博士畢業(yè)的時間比預想中推遲了一些；畢業(yè)后，她又選擇繼續(xù)留在實驗室，直到研究成果最終發(fā)表。無論遇到多少挫折，她始終記得老師們的教導，那也是自己開啟科研道路的初心——做實實在在的研究，做真正有意義的成果。

攀登一流，與華農(nóng)作物學科同行

從入門時的雜交小白、實驗新手，到逐漸能主導整個課題方向、指導師弟師妹的畢業(yè)論文，再到申請項目基金、論文撰寫與投稿……不知不覺，李構思已經(jīng)走了很遠，身份也從“小師妹”變成了“大師姐”。如今正式踏上工作崗位，她不由感慨，“其實也是從學生到老師的一種過渡”。成長路上，她也與華農(nóng)作物學科同行，親身感受了華農(nóng)“雙一流”建設以來學科的迅速發(fā)展。

李構思隨教授們在韓國參加國際學術會議

作為作物學科團隊成員，李構思不僅開拓了研究視野，增長了學術見識，得到了更多展示機會，也體會到了自己正在從事研究的意義。有一次，她隨老師們出國參加學術會議，在與全球同行交流的過程中，聽著大家談論研究對生產(chǎn)應用的指導意義，她真實地感受到，自己在實驗室做的基礎研究工作，對田間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著切實的價值。

在博士后階段，學校良好的支持政策也為她放手研究提供了安心寬松的環(huán)境，使她能夠專注投入其中。“無論是學術交流、項目資助還是人才培養(yǎng)，學校和學院都給予了我充分的自主空間與廣闊的科研平臺?！崩顦嬎颊f。

博士后出站后，李構思前往深圳繼續(xù)深耕科研一線，在開展研究的同時也進行學術出版的相關工作。雖然已是兩地相處，她與華農(nóng)的聯(lián)結從未斷開，仍保持著和母校團隊的合作?！半s交育種的核心原理，正是利用不同水稻品種間的雜種優(yōu)勢培育優(yōu)良新品種。如果能夠成功破解水稻遠緣雜種不育這一育種瓶頸，就能大幅拓寬水稻雜交育種的選擇范圍，這對生產(chǎn)應用是有很多幫助的。”李構思說，自己將帶著母校的培養(yǎng)與積淀，在水稻雜交不育的研究道路上繼續(xù)前行，為糧食安全貢獻自己的一份力量。

甘坐“冷板凳”，只為科學夢

在未知中探索前行

以科研之力護糧食安全

強農(nóng)興農(nóng)，久久為功

華農(nóng)人將繼續(xù)開拓進取

步履不停，向新而行！

/從“超人”到“院士”，他一輩子只做一件事/

/“鈍感力”很強的一款“神仙稻”！他們的目標→/

/讓稻花在“對的時間”相遇！華農(nóng)團隊取得雜交水稻研究重要進展/

-SCAU-

文 | 新禾融媒體工作室 王澤墁 李雯婷

部分資料來自公眾號“MPlant植物科學”

圖 | 受訪者提供

版頭設計 | 新禾融媒體工作室 劉家齊 林力

編輯 | 新禾融媒體工作室 王澤墁 李雯婷

初審 | 費思迎

復審 | 陳芃辰

終審 | 鐘耿濤