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我国科学家揭示水稻抗高温基因-凯发集团娱乐

来源:人民网    发布时间:2022-06-18 09:36   

伴随着全球变暖趋势的加剧,高温胁迫已成为制约世界粮食生产安全的最重要因素之一据报道,平均气温每升高1℃,水稻,小麦,玉米等粮食作物的产量就会减少3%~8%左右因此,挖掘耐高温基因资源,阐明耐高温的分子机理,培育耐高温作物新品种是一项紧迫的任务记者获悉,中国科学院分子植物科学卓越与创新中心林洪轩研究团队和上海交通大学林友顺研究团队在该领域取得新突破相关成果17日发表在国际顶级学术期刊《科学》上

该结果首次揭示了在一个控制水稻数量性状的基因位点上存在一个由两个拮抗基因组成的遗传模块,用于调控水稻的耐高温性这为揭示复杂数量性状的分子调控机制提供了新的视角该研究还揭示了叶绿体蛋白质降解的新机制,并发现了第一个潜在的作物高温受体这将应用于耐高温育种和改良,从而提高不同作物品种的耐高温能力,保持其在极端高温下的产量稳定性

从2005年开始,林洪宣带领团队成功分离克隆了一批控制水稻性状的重量级新基因此次,通过大规模水稻重组自交系的筛选和耐热表型的鉴定,研究团队定位并克隆了一个控制水稻耐高温的基因位点tt3为此,研究团队花费了7年的努力,基因材料的构建用了近10年

发现非洲栽培稻的tt3基因位点比亚洲栽培稻更耐高温为了了解tt3的生产和应用价值,研究组通过多代杂交回交的方法,将耐高温性强的非洲栽培稻tt3基因位点导入亚洲栽培稻,培育出耐热新品系在抽穗期和灌浆期高温处理条件下,耐热新品系具有明显的增产效果

转基因方法的进一步验证表明,在高温胁迫下,过量表达tt3.1或敲除tt3.2也能带来2.5倍以上的产量增加可是,在正常的田间条件下,它们对产量性状没有负面影响这为作物耐高温育种提供了宝贵的基因资源,具有广阔的应用前景和商业价值

还注意到,位于质膜上的tt3.1在高温诱导下可以改变其蛋白定位,可以保护高温胁迫下的叶绿体,从而提高水稻的耐高温性这表明tt3.1可能是一种潜在的高温受体本研究首次将植物质膜和叶绿体之间的高温响应信号联系起来,揭示了植物响应极端高温的一个全新的分子机制

据预测,到2040年,高温将使全球粮食减产30%~40%伴随着人口的不断增加,对粮食的需求将翻倍,这势必给未来的农业发展带来巨大的挑战借助分子生物技术,将本研究发现的耐高温新基因tt3.1/tt3.2应用于水稻,小麦,玉米,大豆和蔬菜的育种改良,对有效应对全球变暖带来的粮食安全问题具有重要意义