上海科学家率先找到水稻“不怕热基因”

　　夏天将至，酷暑不仅让人没精打采，就连稻田也发蔫一片，严重时产量锐减，威胁粮食安全。中科院上海生科院植物生理生态研究所林鸿宣院士领衔的研究团队，在国际上率先找到能让水稻不怕热的“基因钥匙”——第一次从作物中成功克隆出抗高温基因并深入研究其分子机理，以及在水稻演化史以及抗高温育种中的作用。昨天，相关研究成果在线发表在国际顶级遗传学杂志NatureGenetics（《自然遗传学》）上。

　　“取经”非洲稻

　　随着全球气候变化，极端高温天气越来越频繁地出现，对粮食生产造成了严重威胁。权威机构和研究者们预言，本世纪高温将成为威胁粮食安全的最主要因素之一。而水稻作为全球半数以上人口的主粮，其产量的稳定也遭受高温的严重威胁。

　　10多年前，林鸿宣院士开始作物抗高温的研究。在他的指导下，博士生厉新民通过遗传分析和定位克隆，终于成功分离克隆到了控制非洲稻不怕热的主效基因。酷暑高温，水稻细胞内的蛋白质大量失活变性，垃圾般堆积产生毒性，由内而外地“杀死”了水稻植株。而非洲稻的“不怕热”基因，可以在高温来临时快速启动，变身“环卫工人”降解变性蛋白，及时有效清除植物细胞中的毒性“垃圾”，增强了植物的抗热能力。

　　找到“远房姊妹”

　　我国种植的亚洲栽培稻，与非洲稻是分开独立演化的。群体遗传学分析显示，亚洲稻不具有这种不怕热基因，却藏着不怕热基因的“远房姊妹”，只是抗高温功能相对较弱。

　　再进一步研究发现，“远房姊妹”的抗高温能力也因地而异：总体来说，生长在低纬度地区的品种，由于面临的生长环境温度较高，抗高温能力就稍强；反之，高纬度地区的品种中该基因的抗高温能力就弱。由此可见，非洲稻不怕热基因的“姊妹们”，在我们祖先培育现代水稻品种的过程中，已经发挥了适应环境温度的功能，具有重要的生物学意义。

　　导入本土水稻

　　林鸿宣院士告诉记者，非洲稻被认为是一个有待开发的珍贵基因资源库，国际上很多机构和研究组都在试图发掘利用非洲稻基因组中的抗逆基因资源。“不怕热基因”是这些努力中率先成功发掘到的重要基因，为作物抗高温改良提供了宝贵的基因资源。该研究通过多年的田间杂交，把非洲稻中抗高温能力很强的基因导入到了我国的栽培水稻品种中，明显增强了该品种的高温抗性。

　　同时，课题组还进一步探讨“不怕热基因”在草坪草和十字花科等植物中的抗高温效果，显示了其在不同物种中都具有提高植物高温耐受性的功能。这些发现也提示其在禾本科作物包括小麦等和十字花科蔬菜如大白菜等作物抗高温育种中有广泛的应用潜力。