人民網(wǎng)武漢5月1日電 （記者周雯）極端高溫天氣事件頻發(fā)，對全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅，尤其是對糧食產(chǎn)量和品質(zhì)的影響尤為突出。4月30日，記者從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校科研團(tuán)隊(duì)在國際期刊《細(xì)胞》上發(fā)表了突破性研究，該研究首次揭示了水稻對抗高溫的奧秘武器——基因QT12，該基因如同作物內(nèi)置天然“空調(diào)系統(tǒng)”，調(diào)節(jié)水稻耐高溫機(jī)制。這一研究不僅填補(bǔ)了作物籽粒品質(zhì)高溫耐受性領(lǐng)域的科學(xué)空白，還為解決全球糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展問題提供了重要理論依據(jù)和技術(shù)支持。

多國農(nóng)業(yè)模型分析表明，全球平均氣溫每升高1℃，將直接導(dǎo)致水稻產(chǎn)量減少3.2%。長江流域是我國第一大水稻主產(chǎn)區(qū)，種植面積和年產(chǎn)量均約占全國總量的三分之二，然而近10年來該稻區(qū)極端高溫天氣頻發(fā)，給水稻穩(wěn)產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

李一博教授課題組正在做實(shí)驗(yàn)。蔣朝常攝

經(jīng)過長達(dá)10余年的灌漿期田間自然高溫抗性種質(zhì)的大量篩選和鑒定，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室水稻團(tuán)隊(duì)李一博教授課題組利用自主研發(fā)的快速、高通量克隆作物重要農(nóng)藝性狀功能基因的方法，從大田耐熱水稻種質(zhì)中克隆到首個(gè)調(diào)控品質(zhì)耐高溫的基因QT12，該基因同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的產(chǎn)量耐熱性。這一發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)溫室篩選、苗期鑒定方法不能反映真實(shí)環(huán)境的局限，解決了長期困擾科學(xué)界的“耐高溫表型難鑒定、耐高溫基因難應(yīng)用”的瓶頸問題。

低表達(dá)QT12協(xié)同提高籽粒品質(zhì)和產(chǎn)量耐熱性。受訪者供圖

“通過2024年長江流域極端高溫下的大規(guī)模田間試驗(yàn)，低表達(dá)QT12基因在高溫環(huán)境下展現(xiàn)出很強(qiáng)的耐熱性。”李一博表示，與野生型相比，QT12基因株系在武漢、杭州和長沙的小區(qū)產(chǎn)量分別提升了92.5%、64.1%和54.7%。此外，QT12基因?qū)氲诫s交稻品種“華占”，顯著提高了其結(jié)實(shí)率、單株產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)量分別增加了49.1%、77.9%和31.2%，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在高溫環(huán)境下的育種實(shí)力。

該研究的應(yīng)用價(jià)值受到國內(nèi)多家企業(yè)關(guān)注。“以前，有些抗高溫的研究是在實(shí)驗(yàn)室里做出來的，但這次研究是在田里經(jīng)過10多年的篩選后得出的結(jié)果，對企業(yè)而言，這意味著拿到成果就能用，更快為產(chǎn)業(yè)賦能。”安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司副總經(jīng)理張從合表示。

全球氣候變暖導(dǎo)致的極端高溫天氣已嚴(yán)重威脅到主要糧食作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司副總裁、院長楊遠(yuǎn)柱介紹，這項(xiàng)研究在水稻耐高溫領(lǐng)域的突破，將更好的助推中國水稻品種走出去，特別是東南亞、非洲地區(qū)，為全球糧食安全貢獻(xiàn)中國力量。

目前，該科研團(tuán)隊(duì)已與隆平高科、安徽荃銀、北京金色農(nóng)華、湖北荃銀、揚(yáng)子江種業(yè)等多家國內(nèi)龍頭企業(yè)達(dá)成轉(zhuǎn)化開發(fā)意向協(xié)議，以期更早將研發(fā)成果普遍應(yīng)用于水稻育種實(shí)踐。