12月3日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng )新中心林?zhù)櫺菏繄F隊與上海交通大學(xué)林尤舜研究員團隊等合作在國際學(xué)術(shù)期刊《細胞》（Cell）上發(fā)表研究論文。其中提到團隊破解了水稻感知并響應高溫的雙重密碼鎖，揭示了植物中的一個(gè)循序激活、協(xié)同串聯(lián)的熱信號感知機制，并通過(guò)對該機制的遺傳改良，成功培育出“具有梯度耐熱性的水稻新株系”。

近年來(lái)，全球氣候變暖，持續高溫直接威脅全球糧食安全的根基。高溫會(huì )損害作物花粉活力、阻礙授粉與灌漿過(guò)程，明顯降低產(chǎn)量和品質(zhì)，直接削弱了主糧產(chǎn)區的生產(chǎn)潛能，已成為當下最嚴峻、最直接的糧食安全挑戰之一。因此，挖掘作物中的耐熱基因，解析耐熱機制、培育適應未來(lái)氣候的新品種，已成為農業(yè)科技領(lǐng)域的迫切任務(wù)。

當高溫來(lái)襲，植物細胞如何“感知”并“響應”？這種變化又如何被細胞“識別、轉換和解讀”，一直是未解之謎。研究團隊經(jīng)過(guò)多年努力，成功鑒定到水稻中兩個(gè)關(guān)鍵調控因子，DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）。它們像一套精密協(xié)作的“警報系統”，將高溫物理信號一步步轉化為細胞能夠理解的“生物指令”，完成一場(chǎng)從細胞邊界到細胞核的“傳訊”。

當“高溫危機”抵達植物細胞“邊境的城墻”——細胞膜時(shí)，膜上的“哨兵”DGK7率先被激活，之后生成名為PA（磷脂酸）的脂質(zhì)信使。這一過(guò)程完成了信號的首次轉換與放大，將外界物理高溫轉化為細胞內的化學(xué)警報。

隨后，作為信使的PA進(jìn)入細胞內部，將“城外危情”（高溫信號）精準傳遞并激活“中層指揮官”MdPDE1，并協(xié)助其順利進(jìn)入“核心司令部”——細胞核，MdPDE1通過(guò)降解另一種信使分子cAMP（環(huán)核苷酸），維持耐熱基因的表達程序，促使細胞合成熱激蛋白、活性氧清除酶等“耐熱武器”，使細胞從常態(tài)轉入“高溫應急狀態(tài)”，抵御高溫脅迫，產(chǎn)生耐熱表型。

基于上述研究，團隊開(kāi)展了遺傳設計，在模擬高溫的田間試驗中取得喜人的結果：?jiǎn)位蚋牧嫉乃局晗当葘φ罩晗翟霎a(chǎn)50%至60%；而雙基因改良株系比對照株系產(chǎn)量提升約一倍。

這意味著(zhù)，科學(xué)家不僅能增強作物的耐熱性，更能像調節音量一樣精準設計“梯度耐熱”品種，以適應不同地區的氣候需求，維持作物在高溫環(huán)境下的產(chǎn)量穩定。由于機制的保守性，這項研究為水稻、小麥、玉米等主糧作物的耐熱育種改良提供堅實(shí)的理論框架與寶貴的基因資源，為在全球變暖背景下保障糧食安全開(kāi)辟了新的路徑。

（中青報·中青網(wǎng)記者 王燁捷）