【新華社】我國科學(xué)家成功發(fā)現(xiàn)第一個潛在的農(nóng)作物“高溫感受器”
文章來源：分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心 | 發(fā)布時間：2022-06-17 | 【打印】 【關(guān)閉】
新華社上海6月17日電（記者 張建松）隨著全球氣候變暖，氣溫升高對水稻等農(nóng)作物生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。經(jīng)過近10年努力，我國科學(xué)家在水稻抗高溫基因挖掘與機(jī)制研究上取得重要突破，在國際上成功發(fā)現(xiàn)了第一個潛在的農(nóng)作物“高溫感受器”。
6月17日，由中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心林鴻宣研究團(tuán)隊和上海交通大學(xué)林尤舜研究團(tuán)隊合作的這項最新研究，在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表。
據(jù)林鴻宣院士介紹，高溫脅迫是制約世界糧食生產(chǎn)安全的最主要因素之一。研究顯示，平均氣溫每升高1℃，會造成水稻、小麥、玉米等農(nóng)作物3%-8%左右的減產(chǎn)。研究團(tuán)隊通過對大規(guī)模水稻遺傳群體，進(jìn)行交換個體篩選和耐熱表型鑒定，定位克隆到一個控制水稻高溫抗性的基因位點TT3。在該基因位點上，非洲稻比亞洲稻具有更強(qiáng)的高溫抗性。
研究團(tuán)隊通過多代雜交回交的方法，把高溫抗性強(qiáng)的非洲稻TT3基因位點，導(dǎo)入到亞洲稻中，培育成了一個新的抗熱水稻品系。
田間的對比試驗表明，在水稻灌漿期的高溫條件下，這個抗熱水稻品系的產(chǎn)量顯著增加。一般的水稻品系，在35℃高溫下產(chǎn)量就會受到影響；而這個新的抗熱品系，能抵抗38℃以上的高溫。同時，對正常溫度下的水稻產(chǎn)量性狀也不會造成影響。
研究團(tuán)隊通過對機(jī)制的進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)在TT3基因位點中，存在兩個“拮抗調(diào)控”水稻高溫抗性的基因TT3.1和TT3.2，這兩個基因通過相互制衡，來調(diào)控水稻的高溫抗性。
葉綠體是植物光合作用的場所。研究發(fā)現(xiàn)，在熱脅迫下，TT3.2的積累，造成葉綠體損傷。而在高溫誘導(dǎo)下，TT3.1的蛋白定位會發(fā)生改變，從細(xì)胞表面轉(zhuǎn)移至多囊泡體中，通過招募TT3.2葉綠體前體蛋白，進(jìn)行液泡降解，減少成熟的TT3.2蛋白在葉綠體中的積累，從而實現(xiàn)在高溫脅迫下對葉綠體的保護(hù)，提高水稻的高溫抗性。
“我們的研究結(jié)果表明，TT3.1可能是一個潛在的農(nóng)作物高溫感受器，同時也闡明了葉綠體蛋白降解的新機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)的TT3.1-TT3.2遺傳模塊，首次將植物細(xì)胞質(zhì)膜與葉綠體之間的高溫響應(yīng)信號聯(lián)系起來，這揭示了嶄新的植物響應(yīng)極端高溫的分子機(jī)制?！绷著櫺f。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，今后，可借助分子生物技術(shù)方法，將這項研究發(fā)掘的抗高溫新基因TT3.1/TT3.2，應(yīng)用于水稻、小麥、玉米、大豆以及蔬菜等農(nóng)作物的抗高溫育種改良中，提高不同作物品種的高溫抗性，維持其在極端高溫下的產(chǎn)量穩(wěn)定性，這對于有效應(yīng)對全球氣候變暖引發(fā)的糧食安全問題具有重要意義。
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