北京時間今天凌晨2點，中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心林鴻宣研究團隊和上海交通大學林尤舜研究團隊合作在國際頂尖學術期刊《科學》上發(fā)表題為 《一個基因座位上的遺傳模塊保護葉綠體增強水稻抗熱性》的研究論文。該研究成果首次揭示了在一個控制水稻數(shù)量性狀的基因位點TT3中存在由兩個拮抗的基因TT3.1和TT3.2組成的遺傳模塊，來調控水稻高溫抗性的新機制和葉綠體蛋白降解新機制，同時還發(fā)現(xiàn)了第一個潛在的作物高溫感受器。
隨著全球氣候變暖趨勢的加劇，高溫脅迫成為制約世界糧食生產(chǎn)安全的最主要原因之一。據(jù)報道，平均氣溫每升高1 ，會造成水稻、小麥、玉米等糧食作物3%~8%左右的減產(chǎn)。因此，挖掘高溫抗性基因資源、闡明高溫抗性分子機制以及培育抗高溫作物新品種成為當前亟待攻克的重大課題。
林鴻宣院士在田間進行觀察研究
一直以來，通過正向遺傳學方法挖掘控制高溫抗性的數(shù)量性狀基因位點難度大、具有挑戰(zhàn)性。研究團隊耗時近10年，終于成功分離克隆了水稻高溫抗性新基因位點TT3，并且闡明了其調控高溫抗性的新機制。
研究團隊把高溫抗性強的非洲栽培稻TT3基因位點導入到亞洲栽培稻中，培育成了新的抗熱品系——近等基因系NIL-TT3CG14。在抽穗期和灌漿期的高溫處理條件下，新品系的增產(chǎn)效果是對照品系的1倍左右。
研究發(fā)現(xiàn)，新的品系近等基因系NIL-TT3CG14可以顯著增加高溫脅迫下的水稻產(chǎn)量。
面對全球氣候變暖的趨勢，以及人口的持續(xù)增加，糧食需求也將倍增，對未來農(nóng)業(yè)發(fā)展勢必帶來巨大挑戰(zhàn)。借助分子生物技術方法將該研究發(fā)掘的抗高溫新基因TT3.1/TT3.2應用于水稻、小麥、玉米、大豆以及蔬菜等作物的抗高溫育種改良中，可以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，對于有效應對全球氣候變暖帶來的糧食問題具有重要意義。
