中國科學(xué)家破譯水稻“耐熱”密碼，成功培育出水稻新株系破解高溫危機(jī)

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2025-12-05 10:22:36 新聞晨報

高溫會導(dǎo)致水稻減產(chǎn)，影響其品質(zhì)。全球氣候變暖對糧食安全構(gòu)成直接威脅，高溫?fù)p害作物花粉活力，阻礙授粉與灌漿過程，降低產(chǎn)量和品質(zhì)，削弱主糧產(chǎn)區(qū)的生產(chǎn)潛能。因此，挖掘作物中的耐熱基因，解析耐熱機(jī)制，培育適應(yīng)未來氣候的新品種成為農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域的迫切任務(wù)。

中國科學(xué)家破譯水稻“耐熱”密碼，成功培育出水稻新株系

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，在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表研究論文，揭示了植物的熱信號感知機(jī)制，并成功培育出具有梯度耐熱性的水稻新株系。這一成果為應(yīng)對全球變暖導(dǎo)致的糧食減產(chǎn)提供了新的解決方案。

中國科學(xué)家破譯水稻“耐熱”密碼，成功培育出水稻新株系破解高溫危機(jī)

研究發(fā)現(xiàn)，高溫會引發(fā)細(xì)胞膜組分變化，觸發(fā)“膜脂重塑”。研究團(tuán)隊鑒定到兩個關(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)”，將高溫物理信號轉(zhuǎn)化為細(xì)胞能夠理解的“生物指令”。當(dāng)高溫到達(dá)細(xì)胞膜時，DGK7被激活，生成磷脂酸（PA），完成信號的首次轉(zhuǎn)換與放大。G蛋白作為剎車，確保細(xì)胞不會過度響應(yīng)，維持內(nèi)部穩(wěn)定。隨后，PA進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，激活MdPDE1，降解cAMP，促使細(xì)胞合成熱激蛋白和活性氧清除酶等“耐熱武器”，使細(xì)胞轉(zhuǎn)入“高溫應(yīng)急狀態(tài)”。

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基于這些機(jī)制，研究團(tuán)隊在模擬高溫的田間試驗中取得顯著成果：單基因改良的水稻株系比對照株系增產(chǎn)50%-60%，而TT2協(xié)同DGK7的雙基因改良株系比對照株系產(chǎn)量提升約一倍，米質(zhì)更好，且不影響正常條件下的產(chǎn)量。這項研究不僅增強(qiáng)了作物的耐熱性，還能精準(zhǔn)設(shè)計“梯度耐熱”品種，適應(yīng)不同地區(qū)的氣候需求，維持作物在高溫環(huán)境下的產(chǎn)量穩(wěn)定。由于機(jī)制的保守性，這項研究為水稻、小麥、玉米等主糧作物的耐熱育種改良提供了堅實的理論依據(jù)與寶貴的基因資源，為在全球變暖背景下保障糧食安全開辟了新的路徑。

(責(zé)任編輯：zx0176)

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