本報訊 （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？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，除了調(diào)動能量主動“防中暑”，植物還擁有“心靜自然涼”的佛系抗熱法門。日前出版的國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·植物學(xué)》發(fā)表了中國科學(xué)院院士、中國科學(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)，未來有望通過分子設(shè)計培育“不怕熱”作物。

　　近年來，全球氣候變暖已成為威脅世界糧食安全的一大重要問題。據(jù)報道，年平均氣溫每升高1℃，將會對水稻、小麥、玉米等糧食作物帶來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)實率增幅達(dá)82.1%。

　　植物在與高溫的長期對抗中，進化出了不同的應(yīng)對機制：一種是通過“積極應(yīng)對”來提高自身對于高溫逆境的應(yīng)對能力，比如及時清除高溫下積累的毒性蛋白、活性氧等，從而減少高溫對植物體本身的損傷；另一種方法則是通過“以靜制動”，通過使自身鈍感，減少熱響應(yīng)消耗，從而維持正常的生理活動，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。

　　通過遺傳學(xué)手段，挖掘抗熱自然基因位點并對其調(diào)控機制進行深入研究，對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，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QTL TT2。通過回交，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‘積極應(yīng)對’的方式來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，消耗能量的主動應(yīng)對策略會造成“能量懲罰”，并最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，“以靜制動”的方式則為植物抵御高溫提供了一種新策略。TT2基因位點就是通過“以靜制動”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·海耶斯博士撰寫的評論文章《蜷縮以避暑》，稱其是抗熱研究領(lǐng)域的一大重要進展，有助于人類應(yīng)對在快速變暖的地球上出現(xiàn)的糧食安全問題。