北京時間12月3日0點，上海和廣東科研團隊的一項重要成果登上國際頂級科學期刊《細胞》，他們破解了水稻感知并響應高溫的“雙重密碼”，揭示了植物中的一個循序激活、協同串聯的熱信號感知機制，并通過對這一機制的遺傳改良，成功培育出具有梯度耐熱性的水稻新株系。這項成果能助力作物耐高溫分子育種，為應對全球變暖導致的糧食減產提供新的解決方案。

這項成果由中國科學院分子植物科學卓越創新中心林鴻宣院士團隊與上海交通大學林尤舜研究員團隊、廣州國家實驗室李亦學研究員團隊合作完成。中國科學院院士林鴻宣介紹，全球氣候變暖導致的持續高溫，近年來威脅著全球糧食安全的根基。高溫會損害作物花粉活力、阻礙授粉和灌漿過程，明顯降低產量和品質，直接削弱主糧產區的生產潛能。因此，科學家急需挖掘作物中的耐熱基因，解析耐熱機制，在此基礎上培育適應未來氣候的新品種。

林鴻宣院士團隊正是這條科研道路上的開拓者。經過多年努力，合作團隊成功鑒定出水稻中兩個關鍵調控因子——DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）。它們像一套精密協作的警報系統，將高溫物理信號一步步轉化為細胞能聽懂的“生物指令”，完成一次從細胞邊界到細胞核的“傳訊”。這一發現，解析了從細胞膜脂質重塑到細胞核內信號級聯的完整過程，解開了長期存在的科學謎團，即高溫引發植物細胞膜的組分變化后，這種變化如何被細胞識別、轉換和解讀。

DGK7和MdPDE1能在高溫下保護水稻產量。

就這樣，上海科學家破解了水稻感知并響應高溫的“雙重密碼”。第一重是細胞膜上的“脂質密碼”。當高溫來臨時，植物細胞膜上的“哨兵”DGK7率先被激活，它會解碼并啟動第一重信號響應，大量生成“脂質信使”磷脂酸。這一過程實現了信號的首次轉換與放大，將外界物理高溫轉化為細胞內的化學警報。

第二重是細胞核內的“環核苷酸密碼”。作為信使的磷脂酸進入細胞內部后，會將高溫信號精準傳遞并激活“中層指揮官”MdPDE1，并協助其順利進入細胞核。MdPDE1通過降解另一種信使分子cAMP（環核苷酸），能維持耐熱基因的表達，促使細胞合成熱激蛋白、活性氧清除酶等“耐熱武器”，從而使細胞從常態轉入高溫應急狀態，抵御高溫脅迫，產生耐熱表型。

“雙重密碼”的破解為育種提供了精準靶點。科研團隊基于DGK7和MdPDE1開展遺傳設計，在模擬高溫的田間試驗中取得了令人欣喜的收獲：單基因改良的水稻株系比對照株系增產50%—60%；TT2協同DGK7的雙基因改良株系比對照株系產量提升約一倍，米質也比對照株系好，且不影響正常條件下的產量。

這意味著，科學家不僅能增強作物的耐熱性，更能像調節音量一樣精準設計具有梯度耐熱性的品種，以適應不同地區的氣候需求，在高溫環境下維持作物產量穩定。林鴻宣表示，這項研究為水稻、小麥、玉米等主糧作物的耐熱育種改良提供了理論依據和基因資源，在全球變暖背景下，為保障糧食安全開辟了新路徑。

原標題：《全球變暖背景下讓糧食不減產，我國科學家破解水稻“熱警報”雙重密碼》

欄目主編：黃海華

作者：解放日報 俞陶然