摘要:该抗热基因在各类作物中普遍存在，因此在遗传改良和应用中有广泛前景

全球气候变暖成为威胁世界粮食安全的一大问题，年平均温度每升高1℃，将会对水稻、小麦、玉米等粮食作物带来3%-8%左右的减产。

日前，中科院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣研究组成功分离克隆了一个水稻抗热基因，培育出新的抗热品系，在高温胁迫下单株产量增幅达54.7%。由于该抗热基因在各类作物中普遍存在，因此在遗传改良和应用中有广泛前景。相关研究论文近日在《自然·植物》上发表。

【新的抗热品系，单株产量增幅达54.7%】

通过遗传学手段，挖掘抗热自然基因位点并对其调控机制进行深入研究，对于作物抗热遗传改良具有重要意义。然而，自然基因位点定位难度较大，尤其是定位与抗热等复杂性状的相关位点挑战更大。

继在2015年成功定位克隆了水稻首例抗热基因位点后，林鸿宣研究组把来自热带粳稻的抗热基因位点TT2通过回交，成功将其导入广东优质稻品种华粳籼74中，从而培育成了新的抗热品系。相较于回交亲本华粳籼74，其在苗期的成活率显著提高了8-10倍，同时该位点的导入也增强了成熟期的抗热能力，主要表现为高温胁迫下单株产量增幅达54.7%。

TT2基因位点在各类作物中广泛存在，例如在小麦中有75.6%的同源度，在玉米中有53.7%的同源度，因此该抗热基因在作物的遗传改良和应用中有广泛的前景。

【通过“以静制动”，赋予水稻抗热能力】

植物在与高温的长期对抗中，进化出了不同的应对机制:一方面，植物可以通过“积极应对”来提高自身对于高温逆境的应对能力，比如及时清除高温下积累的毒性蛋白、活性氧等，从而减少高温对于植物体本身的损伤;另一方面，植物也可以通过“以静制动”的方式，使自身钝感，减少热响应消耗，并且在热胁迫结束后能够快速“灾后重建”，以提高热胁迫下的生存能力。

截至目前，越来越多的抗热基因被挖掘、分离克隆，但是这些位点几乎都是通过“积极应对”的方式来提高水稻的抗热能力。在高温胁迫下，植物光合作用受阻，能量处于高度匮乏状态，一旦调用有限的能量来“积极应对”，势必会带来能量的消耗，并最终导致产量降低。而来自热带粳稻的TT2基因位点，是通过“以静制动”的方式赋予水稻抗热的能力。

此外，这一基因位点TT2在育种应用上更为便捷，既可以通过杂交导入水稻优良品种中，也可以在其他作物如小麦、玉米中通过定向的基因敲除，来获得抗热品系，大大缩短育种周期。综上所述，TT2是一个作物抗热育种的珍贵基因资源，对未来作物借助分子设计手段实现定向的抗热遗传改良具有重要意义。

值得一提的是，在论文评审过程中，三位审稿人均对该工作给予高度评价。鉴于该工作的重要性，《自然·植物》同期在线发表了由荷兰瓦格宁根大学Scott Hayes博士撰写的评论文章，他认为这是抗热研究领域的一大重要进展，所发现的抗热基因为植物育种和基因编辑提供了令人兴奋的潜在靶标，有助于我们应对全球气候变暖带来的粮食安全问题。

中科院分子植物科学卓越创新中心博士后阚义为第一作者，林鸿宣研究员为通讯作者。

栏目主编:黄海华

文字编辑:黄海华

题图来源:IC photo

图片编辑:邵竞

【来源:上观新闻】

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文章来源：《分子植物育种》 网址: http://www.fzzwyzzz.cn/zonghexinwen/2022/0108/617.html