我国科学家在水稻抗高温基因研究上取得新突破

毋问我从哪里来

2022年06月17日 05:16 央视网


　　近期，中科院分子植物卓越中心林鸿宣院士团队和上海交通大学合作，在研究中发现调控水稻高温抗性的新机制，这项成果可以用于提高不同作物品种的高温抗性，维持其在极端高温下的产量稳定性，对于应对全球气候变暖引发的粮食安全问题具有重要意义。据介绍，这项研究成果今天凌晨在学术期刊《科学》上发表。

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　　来自非洲栽培稻的TT3CG14位点及TT3.1过量表达、TT3.2敲除构建比对照显著增加高温胁迫下的水稻产量。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:20
　　来自非洲栽培稻的TT3CG14位点及TT3.1过量表达、TT3.2敲除构建比对照显著增加高温胁迫下的水稻产量。
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　　随着全球气候变暖趋势的加剧，高温胁迫成为制约世界粮食生产安全的最为主要的胁迫因子之一。据报道，平均气温每升高1℃，会造成水稻、小麦、玉米等粮食作物3%~8%左右的减产。因此挖掘高温抗性基因资源、阐明高温抗性分子机制以及培育抗高温作物新品种成为当前亟待攻克的重大课题。研究团队经过近十年的努力，终于成功分离克隆了水稻高温抗性新基因位点TT3，并且阐明了其调控高温抗性的新机制。这是研究团队继TT1和TT2之后，取得的又一重大进展。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:26
　　随着全球气候变暖趋势的加剧，高温胁迫成为制约世界粮食生产安全的最为主要的胁迫因子之一。据报道， ...

                               
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　　TT3.1-TT3.2遗传模块调控抗热与产量平衡的分子机理。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:29
　　TT3.1-TT3.2遗传模块调控抗热与产量平衡的分子机理。

　　借助分子生物技术方法将该研究发掘的抗高温新基因TT3.1/TT3.2应用于水稻、小麦、玉米、大豆以及蔬菜等作物的抗高温育种改良中，提高不同作物品种的高温抗性，维持其在极端高温下的产量稳定性，对于有效应对全球气候变暖引发的粮食安全问题具有重要意义。

　　（总台央视记者 刘璐璐 窦筠韵 周琨）

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新京报：发现水稻耐高温基因 为何对世界如此重要？

2022年06月18日 15:39 新京报作者：新京报

                               
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▲资料图：农民在育秧田里起运水稻秧苗。图/新华社

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新突破！我国科学家发现水稻抗旱新基因 极端高温下可保持产量

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:32
新京报：发现水稻耐高温基因 为何对世界如此重要？

2022年06月18日 15:39 新京报作者：新京报

　　6月17日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣研究团队和上海交通大学林尤舜研究团队合作在国际顶尖学术期刊《科学》上发表研究论文，首次揭示了在一个控制水稻数量性状的基因位点（TT3）中存在由两个拮抗基因（TT3.1和TT3.2）组成的遗传模块调控水稻高温抗性的新机制和叶绿体蛋白降解新机制，同时发现了第一个潜在的作物高温感受器。（>>详细报道：极端高温下水稻还能高产吗？他们发现首个潜在作物高温感受器）

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:35
　　6月17日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣研究团队和上海交通大学林尤舜研究团队合作在国 ...

　　换句话说就是，中国研究团队发现了水稻耐高温的基因，这项研究对未来全球变暖下提高水稻的产量有积极作用。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:39
　　换句话说就是，中国研究团队发现了水稻耐高温的基因，这项研究对未来全球变暖下提高水稻的产量有积极 ...

　　高温下粮食增产技术有多么重要？

　　全球以大米为主食的人有35亿，加之气候变暖、地缘政治格局变动等因素，粮食安全问题近年来备受关注。在此背景下，解决方式当然是要增加粮食产量。但如何在全球变暖之际提高水稻的产量，就是一个问题。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:41
　　高温下粮食增产技术有多么重要？
　　全球以大米为主食的人有35亿，加之气候变暖、地缘政治格局变动 ...

　　政府间气候变化专门委员会（IPCC）多位专家预测，全球平均气温每升高1℃，会导致主要粮食作物减产19.7%，其中小麦减产6.0%，水稻减产3.2%，玉米减产7.4%，大豆减产3.1%。有研究预测，到2040年，平均气温将升高1.5-2.0℃，将使全球粮食减产30%-40%。与此同时，随着全球人口的持续增加，粮食需求也将倍增，这是所有人都需要应对的巨大挑战。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:42
　　政府间气候变化专门委员会（IPCC）多位专家预测，全球平均气温每升高1℃，会导致主要粮食作物减产19. ...

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联合国环境规划署官员：气候变化已威胁到粮食安全领域

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:51
联合国环境规划署官员：气候变化已威胁到粮食安全领域

　　当前，气候变暖已成为一种难以阻遏的趋势。在这种情况下，要增加粮食产量，当然需要向科学问计。而找到能在高温下让粮食增产的技术和措施，显然具有特别重要的现实意义。

　　从这个角度看，上述研究人员找到了水稻耐受高温并能增产的基因，无疑为现在和未来增加水稻，以及其他粮食作物产量打下了坚实的基础。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:51
联合国环境规划署官员：气候变化已威胁到粮食安全领域

　　“水稻高温下增产”已不止于理论

　　事实上，这样的研究早已不局限于概念和理论。研究团队发现，来自非洲栽培稻（CG14）的TT3基因位点相较于来自亚洲栽培稻（WYJ）的TT3基因位点具有更强的高温抗性。同时，发现TT3基因位点中存在两个拮抗调控水稻高温抗性的基因TT3.1和TT3.2。

　　为了解TT3的生产应用价值，研究团队通过多代杂交回交方法把高温抗性强的非洲栽培稻TT3基因位点导入到亚洲栽培稻中，培育成了新的抗热品系NIL-TT3CG14。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:52
　　“水稻高温下增产”已不止于理论
　　事实上，这样的研究早已不局限于概念和理论。研究团队发现， ...

　　在抽穗期和灌浆期的高温处理条件下，NIL-TT3CG14的增产效果是对照品系NIL-TT3WYJ的1倍左右，同时在田间高温胁迫下的小区增产达到约20%。再利用转基因方法也验证了TT3.1和TT3.2的高温抗性效果。在高温胁迫下，过量表达TT3.1或敲除TT3.2也能够带来2.5倍以上的增产效果。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:55
　　在抽穗期和灌浆期的高温处理条件下，NIL-TT3CG14的增产效果是对照品系NIL-TT3WYJ的1倍左右，同时在田 ...

　　这就意味着，克隆和转移TT3基因是让水稻在高温下增产的重要技术。如果这一技术能在未来推广，就像推广杂交稻一样，在全球变暖情况下，水稻增产或将成为一种现实而非理论。而且，这种技术已经经受了一系列验证。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-20 23:59
　　这就意味着，克隆和转移TT3基因是让水稻在高温下增产的重要技术。如果这一技术能在未来推广，就像推 ...

                               
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▲资料图：农民在水稻田里补苗。图/新华社

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-21 00:00
▲资料图：农民在水稻田里补苗。图/新华社

　　让世界未来粮食安全更有胜算

　　从演化理论看，作物也需要对环境中的高温或严寒进行适应，从而演化出适应环境的不同应对机制。如水稻在应对高温方面，一方面可以通过主动应对来提高自身对于高温逆境适应性，及时清除高温下积累的毒性蛋白、活性氧等，以减少高温对于作物的损伤。另一方面，也可以通过被动方式来应对高温，如使自身钝感，减少热响应消耗，维持正常的生理活动，并且在热胁迫结束后能够快速复苏和重建，以提高热胁迫下的生存能力。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-21 00:00
▲资料图：农民在水稻田里补苗。图/新华社

　　所有这些应对方式都会镌刻在作物基因中。同样是中国的上述研究团队在2015年就成功定位和克隆了水稻首例抗热的QTL位点TT1基因，之后又成功分离克隆了水稻抗热QTL位点TT2基因 。把TT2基因转移到新的品种华粳籼74中，相较于原来的华粳籼，苗期的成活率显著提高了8-10倍，同时也增强了成熟期的抗热能力和产量，在高温胁迫下单株产量增幅达54.7%，结实率增幅达82.1%。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-21 00:01
　　所有这些应对方式都会镌刻在作物基因中。同样是中国的上述研究团队在2015年就成功定位和克隆了水稻首 ...

　　从TT1到TT2，再到现在的TT3，研究人员发现、分离和克隆了越来越多的抗热QTL/基因，在小麦、玉米等作物中都有。同时也证明，这些基因都是通过主动应对的方式来提高作物的抗热能力，以适应高温逆境，从而提高产量，也减少对自身的伤害。因此，发现这种抗高温基因，也能让其他作物增产。

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毋问我从哪里来 发表于 2022-6-21 00:01
　　所有这些应对方式都会镌刻在作物基因中。同样是中国的上述研究团队在2015年就成功定位和克隆了水稻首 ...

　　而且，借助分子生物技术方法将抗高温新基因TT3.1/TT3.2应用于水稻、小麦、玉米、大豆以及蔬菜等作物中，可以创造新品种。这不仅可以提高这些作物的高温抗性，增加和维持其在极端高温下的产量稳定性，更高层面去看，让全世界未来应对全球变暖及其他条件下的粮食安全也更有胜算。