水稻高温自救密码被破解

来源：光明日报
时间：7月2日
地点：成都
记者：周洪双、水稻李晓东

四川农业大学水稻研究所钦鹏、高温李仕贵团队，自救与中国科学技术大学生命科学与医学部向成斌、密码孙林峰团队联合攻关，被破近日在《自然》等顶级期刊发表重磅成果。水稻研究不仅揭示了水稻在高温胁迫下快速维持细胞膜稳定性的高温分子机制，更挖掘出一个能显著提升水稻高温稳产能力的自救稀有单倍型，为耐热水稻育种开辟了全新路径并提供了关键基因资源。密码

高温威胁：全球气候变暖下的被破产量危机

每年7月至8月，正值我国南方水稻抽穗、水稻开花及结实的高温关键窗口期。然而，自救高温热害往往导致水稻结实率断崖式下跌，密码进而造成严重减产。被破数据显示，全球平均气温每升高1℃，水稻产量将直接减少6.6%至25%。

早在2013年，钦鹏、李仕贵团队便敏锐观察到高温对水稻结实率的显著抑制作用，由此开启了长达十余年的耐热机制探索之旅。

机制揭秘：从“重新制造”到“就地加固”

对于水稻而言，当环境温度超过细胞耐受阈值，细胞膜流动性会异常增加，导致离子渗漏、细胞损伤甚至死亡，最终表现为结实率下降和产量受损。

传统观点认为，植物应对高温主要依靠信号传导启动基因表达，重新合成或改造细胞膜脂类物质。这一过程耗时较长，难以应对突发高温。

此次研究团队发现，水稻细胞膜上存在一个特殊的蛋白复合体。在高温来袭时，该复合体能够优先将饱和磷脂酰胆碱（一种有助于稳定膜结构的脂质分子）快速翻转至细胞膜的胞质侧。

“不只有重塑，还有重分布。”

钦鹏形象地比喻道：这相当于将“加固材料”迅速搬运至细胞膜最易失稳的一侧。这种“就地加固”策略，无需等待漫长的基因表达和新脂质合成，即可在极短时间内稳定细胞膜结构，为水稻争取宝贵的生存时间。

育种突破：稀有单倍型导入提升耐热性

除了机制创新，团队还从2236份水稻自然资源中，成功挖掘出一个稀有优异单倍型。

实验表明，将该稀有单倍型导入不耐高温的水稻品种后，其耐高温能力得到显著提升。这一发现证实了该基因资源在作物耐热改良中的巨大潜力。

产学研结合：构建全链条鉴定平台

“这些发现为作物耐热改良提供了全新的思路。”钦鹏表示。

为确保研究成果能真正落地生产，团队正在构建全方位的鉴定体系：
1. 建立筛选平台：搭建耐高温水稻筛选鉴定平台。
2. 精准温室控制：重新设计温室，实现对温度和湿度的更精准调控。
3. 大田真实环境验证：依据历史气候记录，在四川泸州建立大田鉴定实验基地。

通过将温室精准控制与大田真实环境相结合，团队致力于让实验室的研究结果更贴近农业生产实际，加速耐热水稻品种的选育与推广。

(责任编辑：热点)