首次發現潛在的作物高溫感受器 為農作物抗高溫育種開辟新途徑
【研究進展】
科技日報訊 (記者王春)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安全的最為主要的脅迫因子之一。據報道，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。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解決的問題。
中國科學院分子植物科學卓越創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，在研究中發現調控水稻高溫抗性的新機制，這項成果不僅首次揭示了在一個控制水稻數量性狀的基因位點(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，同時發現了第一個潛在的作物高溫感受器。研究成果于6月17日在《科學》上發表。
一直以來，通過正向遺傳學方法挖掘控制高溫抗性的數量性狀基因位點難度大，具有挑戰性。研究團隊經過近十年的努力，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。
研究團隊通過對大規模水稻遺傳群體進行交換個體篩選和耐熱表型鑒定，定位克隆到一個控制水稻高溫抗性的基因位點TT3。為了解其生產應用價值，研究團隊通過多代雜交回交方法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，即近等基因系NIL-TT3CG14。
在抽穗期和灌漿期的高溫處理條件下，NIL-TT3CG14的增產效果是對照品系NIL-TT3WYJ的1倍左右，同時田間高溫脅迫下的小區增產達到約20%。通過轉基因方法進一步驗證TT3.1和TT3.2的高溫抗性效果，結果表明在高溫脅迫下，過量表達TT3.1或敲除TT3.2也能夠帶來2.5倍以上的水稻增產效果。而在正常田間條件下，它們對產量性狀沒有負面的影響。此外，由于TT3.1和TT3.2在多種作物中具有保守性，因此它們為作物抗高溫育種提供了珍貴的基因資源，具有廣泛應用前景和商業價值。