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隨著全球氣候變暖趨勢(shì)的加劇，高溫脅迫成為制約世界糧食生產(chǎn)安全的最為主要的脅迫因子之一。據(jù)報(bào)道，平均氣溫每升高1℃，會(huì)造成水稻、小麥、玉米等糧食作物3%—8%左右的減產(chǎn)。挖掘高溫抗性基因資源、闡明高溫抗性分子機(jī)制以及培育抗高溫作物新品種成為當(dāng)前亟待解決的問題。
中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心林鴻宣研究團(tuán)隊(duì)和上海交通大學(xué)林尤舜研究團(tuán)隊(duì)合作，在研究中發(fā)現(xiàn)調(diào)控水稻高溫抗性的新機(jī)制，這項(xiàng)成果不僅首次揭示了在一個(gè)控制水稻數(shù)量性狀的基因位點(diǎn)（TT3）中存在由兩個(gè)拮抗的基因（TT3.1和TT3.2）組成的遺傳模塊調(diào)控水稻高溫抗性的新機(jī)制和葉綠體蛋白降解新機(jī)制，同時(shí)發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)潛在的作物高溫感受器。研究成果于6月17日在《科學(xué)》上發(fā)表。
一直以來，通過正向遺傳學(xué)方法挖掘控制高溫抗性的數(shù)量性狀基因位點(diǎn)難度大，具有挑戰(zhàn)性。研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過近十年的努力，終于成功分離克隆了水稻高溫抗性新基因位點(diǎn)TT3，并且闡明了其調(diào)控高溫抗性的新機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)大規(guī)模水稻遺傳群體進(jìn)行交換個(gè)體篩選和耐熱表型鑒定，定位克隆到一個(gè)控制水稻高溫抗性的基因位點(diǎn)TT3。為了解其生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)通過多代雜交回交方法把高溫抗性強(qiáng)的非洲栽培稻TT3基因位點(diǎn)導(dǎo)入到亞洲栽培稻中，培育成了新的抗熱品系，即近等基因系NIL-TT3CG14。
在抽穗期和灌漿期的高溫處理?xiàng)l件下，NIL-TT3CG14的增產(chǎn)效果是對(duì)照品系NIL-TT3WYJ的1倍左右，同時(shí)田間高溫脅迫下的小區(qū)增產(chǎn)達(dá)到約20%。通過轉(zhuǎn)基因方法進(jìn)一步驗(yàn)證TT3.1和TT3.2的高溫抗性效果，結(jié)果表明在高溫脅迫下，過量表達(dá)TT3.1或敲除TT3.2也能夠帶來2.5倍以上的水稻增產(chǎn)效果。而在正常田間條件下，它們對(duì)產(chǎn)量性狀沒有負(fù)面的影響。此外，由于TT3.1和TT3.2在多種作物中具有保守性，因此它們?yōu)樽魑锟垢邷赜N提供了珍貴的基因資源，具有廣泛應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。
來源：科技日?qǐng)?bào)訊 記者 王春
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