近期，國際知名期刊《細(xì)胞》發(fā)表了一項關(guān)于水稻耐高溫基因的重大發(fā)現(xiàn)，這一突破性成果由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點實驗室的研究團隊歷經(jīng)十多年探索得出。研究揭示了水稻中名為QT12的基因，它是水稻耐高溫的關(guān)鍵“守護神”，能夠在極端高溫條件下保持稻米的品質(zhì)與產(chǎn)量。
隨著全球氣候變暖，極端高溫事件頻發(fā)，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。據(jù)統(tǒng)計，全球氣溫每上升1℃，水稻產(chǎn)量可能會減少6.6%至25%，同時稻米品質(zhì)也會大幅下降。QT12基因的發(fā)現(xiàn)，為解決這一問題提供了全新的視角。
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授李一博帶領(lǐng)的研究團隊，成功從耐熱水稻種質(zhì)中克隆出QT12基因，這是首個能夠協(xié)同調(diào)控水稻品質(zhì)與產(chǎn)量耐高溫的主效基因。這一發(fā)現(xiàn)摒棄了傳統(tǒng)溫室篩選的局限性，通過田間自然高溫鑒定，有效解決了耐高溫表型鑒定難、基因應(yīng)用難的問題。
QT12基因的作用機制十分獨特，它通過與核因子NF-Y復(fù)合體形成初級-次級“雙生鎖”機制，精準(zhǔn)調(diào)控水稻對高溫的響應(yīng)。這一機制在高溫條件下能夠平衡儲藏蛋白與淀粉的合成，從而避免高溫引發(fā)的稻米品質(zhì)劣化。
研究團隊還提出了“性狀調(diào)控單倍型（TRHs）”的新概念，揭示了秈稻與粳稻在耐熱性差異上的分子基礎(chǔ)。這一發(fā)現(xiàn)為分子育種提供了新的思路和方法。
在2023至2024年間，研究團隊在武漢、杭州、長沙等地進(jìn)行了大規(guī)模的田間試驗。試驗結(jié)果顯示，低表達(dá)QT12的突變株系在高溫下產(chǎn)量顯著提升，稻米堊白率降低，外觀與食味品質(zhì)均有明顯改善。將QT12基因?qū)胫髟云贩N“華占”后，結(jié)實率、產(chǎn)量和品質(zhì)也均得到大幅提升。
QT12基因的發(fā)現(xiàn)不僅填補了作物灌漿期品質(zhì)耐熱領(lǐng)域的科學(xué)空白，還為“綠色營養(yǎng)超級稻”育種提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。這一成果對于長江流域等高溫頻發(fā)地區(qū)的水稻生產(chǎn)具有重要意義，打破了“高產(chǎn)不優(yōu)質(zhì)”的傳統(tǒng)魔咒，為全球糧食安全提供了新的解決方案。多位院士對該成果的創(chuàng)新性和戰(zhàn)略意義給予了高度評價，認(rèn)為其對南北水稻品種改良及全球糧食生產(chǎn)具有深遠(yuǎn)影響。
