（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？科學家發現，除了調動能量主動“防中暑”，植物還擁有“心靜自然涼”的佛系抗熱法門。日前出版的國際權威學術期刊《自然·植物學》發表了中國科學院院士、中國科學院分子植物科學卓越創新中心研究員林鴻宣課題組的新發現，他們成功分離克隆了一種水稻抗熱基因，可降低熱響應，未來有望透過分子設計培育“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。目前，科學家已將此次新發現的抗熱基因成功匯入廣東優質稻品種華粳秈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，單株產量增幅達54.7%，結實率增幅達82.1%。
植物在與高溫的長期對抗中，進化出了不同的應對機制：一種是透過“積極應對”來提高自身對於高溫逆境的應對能力，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；另一種方法則是透過“以靜制動”，透過使自身鈍感，減少熱響應消耗，從而維持正常的生理活動，並在熱脅迫結束後能夠快速“災後重建”，以提高熱脅迫下的生存能力。
透過遺傳學手段，挖掘抗熱自然基因位點並對其調控機制進行深入研究，對於作物抗熱遺傳改良具有重要意義。但由於其定位難度較大，尤其與抗熱等複雜性狀相關的位點，挑戰更大。
繼2015年成功定位克隆了水稻首例抗熱基因QTL位點TT1後，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。透過回交，研究人員成功將其匯入廣東優質稻品種華粳秈74中，從而培育成了新的水稻抗熱品系。
由於TT2基因位點在各類作物中廣泛存在，並高度保守，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，幾乎都是透過‘積極應對’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卓越創新中心博士後闞義解釋，然而在高溫脅迫下，植物光合作用受阻，能量處於高度匱乏狀態，在這種狀態下，消耗能量的主動應對策略會造成“能量懲罰”，並最終導致產量降低。因此，“以靜制動”的方式則為植物抵禦高溫提供了一種新策略。TT2基因位點就是透過“以靜制動”的方式賦予水稻抗熱能力。而且，該基因在育種應用上更為便捷，可大大縮短育種週期。
《自然·植物學》同期線上發表了荷蘭瓦格寧根大學司科特·海耶斯博士撰寫的評論文章《蜷縮以避暑》，稱其是抗熱研究領域的一大重要進展，有助於人類應對在快速變暖的地球上出現的糧食安全問題。
來源： 文匯報
