我国科学家研发了一种室温下

我国科学家成功发现第一个潜在的农作物“高温感受器”

新华社上海6月17日电(记者张)随着全球气候变暖，气温上升已严重影响水稻等农作物的生产。经过近10年的努力，中国科学家在水稻耐高温基因挖掘和机理研究方面取得重要突破，成功发现国际上首个潜在作物“高温受体”。

6月17日，这项由中国科学院分子植物科学卓越与创新中心林洪轩和上海交通大学林友顺研究团队合作的最新研究发表在国际权威学术期刊《科学》上。

林洪宣院士在田间观察水稻性状的表型。(图片由中国科学院分子植物科学卓越创新中心提供)

据林洪宣院士介绍，高温胁迫是制约全球粮食生产安全的最重要因素之一。研究表明，平均气温每升高1℃，将导致水稻、小麦、玉米等作物减产3%-8%。研究团队通过筛选交换个体，鉴定大规模水稻重组自交系的耐热表型，克隆了一个控制水稻耐高温的基因位点TT3。在这个基因位点上，非洲水稻比亚洲水稻具有更强的耐高温能力。

研究团队通过多代杂交回交将耐高温性强的非洲水稻TT3基因位点导入亚洲水稻，培育出耐热水稻新品系。

田间对比试验表明，该耐热水稻品系在水稻灌浆期高温条件下产量显著增加。一般水稻品系，35℃会影响产量；这种新的耐热菌株能耐受38℃以上的高温。同时在常温下也不会影响水稻的产量。

通过对机理的进一步研究，研究组发现TT3基因位点中存在“拮抗和调节”水稻耐高温的两个基因TT3.1和TT3.2。这两个基因通过相互制衡来调节水稻的耐高温性。

它是叶绿体植物光合作用的场所。发现在热胁迫下，TT3.2的积累导致叶绿体损伤。然而，在高温诱导下，TT3.1的蛋白定位会发生变化，从细胞表面转移到囊泡上。通过募集TT3.2叶绿体前体蛋白进行液泡降解，将减少成熟的TT3.2蛋白在叶绿体中的积累，从而实现高温胁迫下对叶绿体的保护，提高水稻的耐高温能力。

TT3.1-TT3.2基因模块调节耐热性和产量平衡的分子机制。(图片由中国科学院分子植物科学卓越创新中心提供)

“我们的结果表明TT3.1可能是作物潜在的高温受体，这也阐明了叶绿体蛋白质降解的新机制。本研究发现的TT3.1-TT3.2遗传模块首次将植物质膜和叶绿体之间的高温响应信号联系起来，揭示了一种全新的植物响应极端高温的分子机制。”林宏轩说。

业内专家认为，在未来，这项研究中发现的新的耐高温基因TT3.1/TT3.2可以应用于水稻、小麦、玉米、大豆和蔬菜等的育种和改良。借助分子生物技术，从而提高不同作物品种的耐高温能力，保持其在极端高温下的产量稳定性，这对于有效应对全球变暖带来的粮食安全问题具有重要意义。