日前，中國科學院分子植物科學卓越創新中心林鴻宣院士團隊與上海交通大學林尤舜研究員團隊、廣州國家實驗室李亦學研究員團隊合作，破解了水稻感知并響應高溫的雙重“密碼鎖”，揭示了植物中的一個循序激活、協同串聯的熱信號感知機制，并通過對該機制的遺傳改良，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，為應對全球變暖導致的糧食減產提供了新的解決方案。
▲TT2-DGK7-MdPDE1熱信號傳遞網絡
▲DGK7和MdPDE1高溫下保護水稻產量
氣候變暖與持續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，解析耐熱機制、培育適應高溫氣候的新品種。高溫來襲，植物細胞是如何“感知”并“響應”的呢？這一直是未解之謎。研究團隊經過多年努力，成功鑒定到水稻中兩個關鍵調控因子，DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）。它們像一套精密協作的“警報系統”，將高溫物理信號一步步轉化為細胞能夠理解的“生物指令”，完成一場從細胞邊界到細胞核的“傳訊”。該發現系統連接了從細胞膜脂質重塑到核內信號級聯的完整過程，解決了領域內長期存在的難題。
▲改良水稻田
▲改良水稻田
該機制的破解為育種提供了精準靶點。在高溫下，單基因改良的株系比對照增產50%～60%；雙基因改良的株系比對照增產提高約一倍，且不影響正常條件下的產量。科學家不僅能改良作物的耐熱性，更能像調節音量一樣精準設計“梯度耐熱”品種，以適應不同地區的氣候需求，為其他主糧作物的耐熱育種改良提供扎實的理論依據與寶貴的基因資源。
來源：中央廣播電視總臺
責任編輯：侯茜
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