我国科学家破解水稻抗高温迷局：发现水稻作物内置的天然“空调体系”

记者从湖北省科技厅得悉，空调体系经过数年研讨，国科华中农业大学作物遗传改进全国重点实验室、学家现水生命科学技能学院、破解湖北洪山实验室水稻团队李一博教授课题组，水稻发现了水稻对立高温的抗高要害基因——QT12，它好像水稻内置天然“空调体系”，温迷物内能够确保水稻在高温下的稻作产值和质量。4月30日，空调体系这一重要研讨效果在国际威望期刊《Cell》（《细胞》）上宣布。国科

该研讨初次提醒了水稻对立高温的学家现水奥妙兵器——基因QT12。它好像作物内置天然“空调体系”，破解调理水稻耐高温机制。水稻科研人员使用大规模田间天然高温判定的抗高稀有抗性种质进行很多遗传剖析，发现了具有我国自主知识产权的温迷物内要害基因QT12，其效果机制恰似古法淬火工艺：当高温来袭，QT12天然变异与NF-Y蛋白复合体构成的初级-次级“双生锁”，锁住高温开关体系，既平衡了贮藏蛋白与淀粉的组成稳态，又安稳了稻米质量和产值，好像在籽粒内部构建起分子级“防火墙”，将高温钳制“拦住”，为水稻在高温环境下的一起完成优质高产供给了全新的分子机制和绿色开展的育种战略。

遇热则强：克隆首个质量与产值协同耐天然高温“基因开关”。

近20年来，全球气候变化导致极点高温气候频发，严峻威胁全球农业生产，对粮食作物产值和质量的影响更为杰出。多国农业模型剖析及统计数据标明，全球平均气温每升高1℃，将直接导致水稻产值削减6.6%–25%，一起随同稻米质量的严峻劣化，对国际粮食安全带来严峻应战。几个世纪以来，培养优质高产作物一直是农民和育种者的方针，但人们对高温促进垩白外观质量构成、食味下降的分子遗传根底知道十分有限。在这项研讨中，经过长达10余年的灌浆期田间天然高温抗性种质的很多挑选和判定，研讨团队使用自主研制的快速、高通量克隆作物重要农艺性状功用基因的RapMap办法（Zhangetal.NC,2021），从大田耐热水稻种质中克隆到首个调控质量耐高温的主效QTL基因QT12，该基因一起表现出优异的产值耐热性。这一发现突破了传统温室挑选、苗期判定办法不能反映实在环境的限制，处理了长时间困扰科学界的“耐高温表型难判定、耐高温基因难使用”的瓶颈问题。

打破魔咒：霸占“高产不优质”的技能瓶颈。

长江流域是我国第一大水稻主产区，栽培面积和年产值均约占全国总量的三分之二，但是近10年来该稻区极点高温气候频发，给水稻稳产与优质带来了严峻应战。但是，QT12基因的研讨为这一难题带来了突破性处理方案。经过2023年和2024年武汉、杭州和长沙等长江流域极点高温下的大规模田间试验，低表达QT12基因在高温环境下表现出很强的耐热性：与野生型比较，CRISPR修改的QT12基因突变株系在武汉、杭州和长沙的小区产值别离提高了92.5%、64.1%和54.7%，一起显着下降了稻米垩白率和垩白度，提高了稻米外观质量和食味质量；此外，QT12基因导入到杂交稻配组最多的主栽种类“华占”中的使用也取得了显着成效，高温下其结实率、单株产值和稻米质量均显着提高，导致小区产值别离增加了49.1%、77.9%和31.2%；改进品系的稻米贮藏物质养分愈加均衡、外观质量晶莹剔透、米饭食味性好，进一步验证了其在高温环境下优质、高产、抗高温的归纳育种实力。该研讨成功打破了作物在窘境-成长与产值-质量之间的权衡瓶颈，为多位院士专家最近发起的“绿色养分超级稻”育种供给了强有力的功用基因、优秀种质等技能支撑，可有用保证国家和国际粮食安全。

李一博教授表明，全球气候变暖导致的极点高温气候已严峻威胁首要粮食作物的产值和质量。他着重：“该效果提醒了水稻在天然高温环境下协同完成优质高产的全新分子机制和育种战略，这一研讨不只填补了作物籽粒灌浆期质量高温耐受性范畴的科学空白，还为处理全球粮食安全与农业可继续绿色开展问题供给了重要理论依据和技能支撑。”。

本研讨得到了科技立异2030—生物育种严重项目、国家农业严重科技项目、国家重点研制方案、国家天然科学基金联合基金重点项目、湖北洪山实验室等项目的支撑。

（总台记者 张春玲 佘利霞 张文）。

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