我科学家揭示水稻抗高温基因

该成果首次揭示了在一个控制水稻数量性状的基因位点（TT3）中存在由两个拮抗的基因（TT3.1和TT3.2）组成的遗传模块，用来调控其高温抗性。这为揭示复杂数量性状的分子调控机制提供了新视角。研究还揭示了叶绿体蛋白降解新机制，同时发现了第一个潜在的作物高温感受器。这将应用于抗高温育种改良当中，以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。

自2005年以来，林鸿宣带领团队成功分离克隆多个控制水稻性状的“重量级”新基因。此次，通过对大规模水稻遗传群体进行交换个体筛选和耐热表型鉴定，研究团队定位克隆到一个控制水稻高温抗性的基因位点TT3。为此，研究团队付出7年的努力，加上遗传材料构建，耗时近10年。

研究发现，来自非洲栽培稻（CG14）的TT3基因位点，相较于来自亚洲栽培稻（WYJ）的TT3基因位点具有更强的高温抗性。为了解TT3的生产应用价值，研究团队通过多代杂交回交方法把高温抗性强的非洲栽培稻TT3基因位点导入到亚洲栽培稻中，培育成新的抗热品系。在抽穗期和灌浆期的高温处理条件下，新的抗热品系增产效果明显。

通过转基因方法进一步验证，结果表明，在高温胁迫下，过量表达TT3.1或敲除TT3.2也能够带来2.5倍以上的增产效果。而在正常田间条件下，它们对产量性状没有负面影响。这为作物抗高温育种提供了珍贵的基因资源，具有广泛应用前景和商业价值。

研究还注意到，细胞质膜定位的TT3.1在高温诱导下能够发生其蛋白定位的改变，实现在高温胁迫下对叶绿体的保护，从而提高水稻的高温抗性。这表明，TT3.1可能是一个潜在的高温感受器。该研究首次将植物细胞质膜与叶绿体之间的高温响应信号联系起来，揭示了崭新的植物响应极端高温的分子机制。

据预测，至2040年，高温将使全球粮食减产30%~40%。随着人口持续增加，粮食需求将倍增，势必对未来农业发展带来巨大挑战。借助分子生物技术方法将该研究发掘的抗高温新基因TT3.1/TT3.2应用于水稻、小麦、玉米、大豆以及蔬菜等作物的抗高温育种改良中，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。