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瞭望 | 提高作物抗高温性能——专访中国科学院(2)

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　　经过中外科学家的共同努力，我们已经克隆了一批水稻重要基因。但水稻基因组有几万个基因，目前的研究只是“冰山一角”，还有许多重要的基因位点等待我们去挖掘出来。此外，关于作物复杂数量性状的调控机制也还了解甚少。

　　目前我们已成功挖掘克隆了多个水稻基因，并且获得了专利，育种家可以利用这些基因改良作物的种子。比如，可以借助分子生物技术方法将抗热新基因TT1、TT2、TT3.1/TT3.2应用于改良水稻、小麦、玉米以及蔬菜等作物的种子

　　文 |《瞭望》新闻周刊记者张建松

　　《瞭望》：能否介绍你应对气候变暖保证粮食生产的研究思路？

　　这样的高温天气，无论是对人类的生活还是对农作物的生产均造成危害。因为，当气温高出38℃时，会抑制许多作物包括水稻、玉米、小麦等的生长，特别是会降低许多作物的花粉育性，从而引起结实率下降，造成作物产量大幅度减少。同时，还会引起作物灌浆不实、籽粒不饱满，使谷物品质显著降低。因此，高温胁迫（温度升高至植物适宜范围最高点产生的对植物的能量代谢、生长发育的胁迫现象）加剧了世界粮食生产安全问题。

　　我们首次发现TT3.1—TT3.2遗传模块，能将植物细胞质膜与叶绿体之间的高温响应信号联系起来，这揭示了崭新的植物响应极端高温的分子机制；同时发现，定位于细胞质膜的TT3.1作为潜在的“高温感受器”，能感知外界的高温信号，并将高温物理信号“解码”成生物信号，传递给叶绿体前体蛋白TT3.2，并通过液泡途径降解叶绿体前体蛋白TT3.2，从而在高温下保护叶绿体免受热伤害，提高水稻的高温抗性。

　　经过长达近10年努力，他带领科研团队最新的一项研究成果是，在国际上成功发现第一个潜在的农作物“高温感受器”。今后，可借助分子生物技术方法，将这项研究挖掘的抗高温新基因，应用于水稻、小麦、玉米、大豆以及蔬菜等农作物的抗高温育种改良中，提高不同作物品种的高温抗性，维持其在极端高温下的产量稳定性。这对于有效应对全球气候变暖引发的粮食安全问题具有重要意义。

　　《瞭望》：你们的最新一项研究，在国际上成功发现第一个潜在的农作物“高温感受器”。该项研究的重要之处在哪里？

　　接下来，通过分子生物学、细胞生物学、植物生理学等技术方法，对所挖掘到的抗高温基因开展功能与作用机理研究，阐明水稻抗高温基因TT1、TT2、TT3调控抗高温性状的分子遗传调控新机制。

　　发现首个潜在农作物“高温感受器”

　　目前，我们已成功挖掘克隆了多个水稻基因，并且获得了专利，育种家可以利用这些基因改良作物的种子。比如，可以借助分子生物技术方法将抗热新基因TT1、TT2、TT3.1/TT3.2应用于改良水稻、小麦、玉米以及蔬菜等作物的种子，提高作物品种的抗热性，维持在极端高温天气下作物产量的稳定性，对于有效应对全球气候变暖引发的粮食安全问题具有广泛的应用前景。

　　林鸿宣：民以食为天，食以安为先。

　　气候变暖加剧粮食安全问题

　　我们研究团队从2001年组建起，二十多年来，一直选择水稻抗逆复杂性状（抗高温、耐盐、抗旱）、产量复杂性状的基因挖掘及分子遗传调控机理研究作为主攻方向，在该领域取得一系列突破性成果。

　　据研究，全球平均气温每升高1℃，会导致小麦减产6.0%，水稻减产3.2%，玉米减产7.4%，大豆减产3.1%。据预测，至2040年，高温有可能使全球粮食减产30%~40%。同时，随着人口的持续增加，粮食需求呈刚性增长，全球气候变暖对未来农业发展势必带来巨大挑战。

　　从各种稻种种质资源宝藏中挖掘出更多有利基因位点，深入揭示水稻复杂数量性状的调控机制和调控网络，抢占农业知识产权高地，为作物分子设计育种提供新的基因资源和新知识，为我国种业振兴和保障我国粮食安全作贡献

　　《瞭望》：你今后计划如何进一步开展研究？

　　非洲稻长期适应高温环境，蕴藏着珍贵的抗高温基因。二十年前，我们就选择了高温抗性强的非洲稻作为研究材料，创建遗传群体材料，采用遗传学、基因组学等技术方法，对大量的基因型数据和抗热表型数据进行多世代、多年的大规模分析，终于从非洲稻基因组里的几万个基因中，挖掘出抗高温的关键基因，这如同“大海捞针”。

文章来源：《玉米科学》网址: http://www.ymkxzz.cn/zonghexinwen/2022/0815/1927.html