推进主粮作物耐热育种 光明日报上海12月3日电(记者严伟琪)高温会损害花粉作物，阻碍粮食和籽粒灌浆过程，已成为当今粮食安全最严峻的挑战之一。 3日，中国科学院分子植物科学卓越中心林红轩院士团队与上海交通大学林友顺研究员团队、广州国家实验室李一学研究员团队合作，在国际学术期刊《Cell》上发表最新研究成果。他们破解了水稻感知和响应高温的双重密码，揭示了植物中一系列顺序激活和协调的热信号感知机制。通过对这一机制进行遗传改良，他们成功培育出具有抗梯度热的水稻新品种，有助于抵抗高温坦特分子育种。 当高温袭来时，细胞如何感知和反应？经过多年努力，研究团队成功鉴定出水稻中的两个关键调控因子DGK7（二酰甘油激酶）和MDPDE1（磷酸二酯酶）。它们就像是一套精确协调的“报警系统”，将高温物理信号一步步转化为细胞能理解的“生物指令”，完成一次从细胞边界到细胞核的“通讯”。这一发现系统地将从细胞膜脂质重塑到核信号级联的完整过程联系起来，解决了该领域的长期问题。 林鸿轩介绍，当“高温危机”到达细胞膜这个植物细胞的“壁边界”时，膜中的“哨兵”DGK7首先被激活，解码并启动第一个信号反应，产生大量一种名为“磷脂酸（PA）”的脂质信使。这个过程完整测试信号的首次转换和放大，将外部物理高温转化为细胞内的化学警报。 随后，PA作为信使进入细胞，准确发送高温信号，激活“中央指挥官”MDPDE1，帮助其正常进入主总部（细胞核）。 MDPDE1通过抑制另一种信使分子cAMP（环核苷酸）来维持耐热基因的表达，诱导细胞合成热休克蛋白、活性氧清除酶等“耐热武器”，使细胞从防止高温应激的“高温紧急状态”转变为防止高温应激的“高度紧急状态”，产生一种模糊的不可思议的现象。 该裂解机制为耐热育种提供了精确的目标。研究团队将其从理论付诸实践，设计出新型“梯度热资源”“istant”菌株，并在模拟高温田间试验中取得了满意的结果：单基因改良水稻品系比对照品系增产50%~60%；带有TT2（基因耐受基因）和DGK7的双基因改良品系，其产量约为对照品系的两倍，且稻米品质优于对照，且不影响正常条件下的产量。这意味着科学家不仅可以提高作物的耐热性，还可以设计该研究为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种和改良提供了坚实的理论基础和宝贵的遗传资源，将为全球供暖背景下保障粮食安全开辟一条新途径。 《每日光明》（12月4日2日025 页 08)