本報(bào)訊 （記者 許琦敏）全球氣候變暖，夏季熱浪突襲，植物如何安然度過(guò)？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，除了調(diào)動(dòng)能量主動(dòng)“防中暑”，植物還擁有“心靜自然涼”的佛系抗熱法門(mén)。日前出版的國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·植物學(xué)》發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員林鴻宣課題組的新發(fā)現(xiàn)，他們成功分離克隆了一種水稻抗熱基因，可降低熱響應(yīng)，未來(lái)有望通過(guò)分子設(shè)計(jì)培育“不怕熱”作物。

　　近年來(lái)，全球氣候變暖已成為威脅世界糧食安全的一大重要問(wèn)題。據(jù)報(bào)道，年平均氣溫每升高1℃，將會(huì)對(duì)水稻、小麥、玉米等糧食作物帶來(lái)3%至8%左右的減產(chǎn)。目前，科學(xué)家已將此次新發(fā)現(xiàn)的抗熱基因成功導(dǎo)入廣東優(yōu)質(zhì)稻品種華粳秈74中，培育出了新的抗熱品系。在高溫脅迫下，該品系的苗期成活率提高8-10倍，單株產(chǎn)量增幅達(dá)54.7%，結(jié)實(shí)率增幅達(dá)82.1%。

　　植物在與高溫的長(zhǎng)期對(duì)抗中，進(jìn)化出了不同的應(yīng)對(duì)機(jī)制：一種是通過(guò)“積極應(yīng)對(duì)”來(lái)提高自身對(duì)于高溫逆境的應(yīng)對(duì)能力，比如及時(shí)清除高溫下積累的毒性蛋白、活性氧等，從而減少高溫對(duì)植物體本身的損傷；另一種方法則是通過(guò)“以靜制動(dòng)”，通過(guò)使自身鈍感，減少熱響應(yīng)消耗，從而維持正常的生理活動(dòng)，并在熱脅迫結(jié)束后能夠快速“災(zāi)后重建”，以提高熱脅迫下的生存能力。

　　通過(guò)遺傳學(xué)手段，挖掘抗熱自然基因位點(diǎn)并對(duì)其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行深入研究，對(duì)于作物抗熱遺傳改良具有重要意義。但由于其定位難度較大，尤其與抗熱等復(fù)雜性狀相關(guān)的位點(diǎn)，挑戰(zhàn)更大。

　　繼2015年成功定位克隆了水稻首例抗熱基因QTL位點(diǎn)TT1后，林鴻宣研究組最近又成功分離克隆了水稻抗熱基因位點(diǎn)QTL TT2。通過(guò)回交，研究人員成功將其導(dǎo)入廣東優(yōu)質(zhì)稻品種華粳秈74中，從而培育成了新的水稻抗熱品系。

　　由于TT2基因位點(diǎn)在各類作物中廣泛存在，并高度保守，例如在小麥中有75.6%的同源度、玉米中有53.7%的同源度，因此該抗熱基因在抗熱作物的遺傳改良中具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　“目前，被挖掘、分離和克隆到的很多抗熱基因，幾乎都是通過(guò)‘積極應(yīng)對(duì)’的方式來(lái)提高水稻的抗熱能力。”論文第一作者、中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士后闞義解釋，然而在高溫脅迫下，植物光合作用受阻，能量處于高度匱乏狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，消耗能量的主動(dòng)應(yīng)對(duì)策略會(huì)造成“能量懲罰”，并最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，“以靜制動(dòng)”的方式則為植物抵御高溫提供了一種新策略。TT2基因位點(diǎn)就是通過(guò)“以靜制動(dòng)”的方式賦予水稻抗熱能力。而且，該基因在育種應(yīng)用上更為便捷，可大大縮短育種周期。

　　《自然·植物學(xué)》同期在線發(fā)表了荷蘭瓦格寧根大學(xué)司科特·海耶斯博士撰寫(xiě)的評(píng)論文章《蜷縮以避暑》，稱其是抗熱研究領(lǐng)域的一大重要進(jìn)展，有助于人類應(yīng)對(duì)在快速變暖的地球上出現(xiàn)的糧食安全問(wèn)題。