林鸿宣：随着温室气体排放积累增加，全球气候变暖速度加快，极端高温天气频繁发生。以中国科学院分子植物科学卓越创新中心所在的上海为例，据上海中心气象台统计，截至今年8月5日，上海35℃以上的高温天数累计已达32天，为近30年以来历史同期最多。其中，40℃及以上的高温酷暑日已有4天。

　　如果说我们的研究有独到之处，那首先在于选择了非洲稻作为研究材料。选对了研究材料，这是研究成功的关键第一步；研究开始的时候，做好实验设计、下功夫和时间把遗传群体材料创制好，这是研究的基础。

　　民以食为天。面对全球气候变暖，如何用科学手段保障粮食安全？

　　《瞭望》：你今后计划如何进一步开展研究？

　　文 |《瞭望》新闻周刊记者 张建松

TT3.1—TT3.2遗传模块调控抗热与产量平衡的分子机理? 中科院分子植物科学卓越创新中心供图

　　这样的高温天气，无论是对人类的生活还是对农作物的生产均造成危害。因为，当气温高出38℃时，会抑制许多作物包括水稻、玉米、小麦等的生长，特别是会降低许多作物的花粉育性，从而引起结实率下降，造成作物产量大幅度减少。同时，还会引起作物灌浆不实、籽粒不饱满，使谷物品质显著降低。因此，高温胁迫（温度升高至植物适宜范围最高点产生的对植物的能量代谢、生长发育的胁迫现象）加剧了世界粮食生产安全问题。

　　我们首次发现TT3.1—TT3.2遗传模块，能将植物细胞质膜与叶绿体之间的高温响应信号联系起来，这揭示了崭新的植物响应极端高温的分子机制；同时发现，定位于细胞质膜的TT3.1作为潜在的“高温感受器”，能感知外界的高温信号，并将高温物理信号“解码”成生物信号，传递给叶绿体前体蛋白TT3.2，并通过液泡途径降解叶绿体前体蛋白TT3.2，从而在高温下保护叶绿体免受热伤害，提高水稻的高温抗性。

　　我们还通过多代回交结合分子标记辅助选择技术，把这些来自非洲稻的抗高温基因位点导入到亚洲稻推广品种中，培育成高温抗性增强的新品系。在高温胁迫下的产量，比对照组的产量增加50%以上，可以维持在高温天气下水稻产量的稳定性。因此，既有理论意义又有应用价值。

　　林鸿宣：为了解决全球气候变暖引发的粮食安全问题这一重大战略需求，我们需要从科学研究中寻找解决方案。

　　做作物抗高温研究，工作量大、难度大、周期长，需要有脑力、毅力、耐力，贵在坚持，不断克服困难，才能最终取得成功。我的学生厉新民博士、阚义博士、张海博士等年轻人，在研究水稻抗高温工作中表现都非常突出，他们奋战了7年的时间，终于在水稻抗高温基因TT1、TT2、TT3的研究中取得了突破性成果。

　　我们首次成功分离克隆了多个控制水稻复杂性状的“重量级”基因，如抗高温基因（TT1、TT2、TT3）、耐盐基因（SKC1、HAL3）、抗旱基因（DST、DCA1）、粒型基因（GW2、GL3.1、GSN1、GW6、GSA1、GS3.1）、穗型基因（GNP1、ER1）、株型基因（PROG1）、生殖隔离基因(Hwi1、Hwi2)等，并深入阐明了复杂性状的遗传调控机理。不仅有理论创新，还有应用前景。

　　《瞭望》：你们的最新一项研究，在国际上成功发现第一个潜在的农作物“高温感受器”。该项研究的重要之处在哪里？

　　高温抗性增强的新品系，在高温胁迫下的产量，比对照组的产量增加50%以上，可以维持在高温天气下水稻产量的稳定性

　　据研究，全球平均气温每升高1℃，会导致小麦减产6.0%，水稻减产3.2%，玉米减产7.4%，大豆减产3.1%。据预测，至2040年，高温有可能使全球粮食减产30%~40%。同时，随着人口的持续增加，粮食需求呈刚性增长，全球气候变暖对未来农业发展势必带来巨大挑战。

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士，长期面向农业发展这一重大战略需要，选择重大科学问题作为主攻方向，率先在水稻抗逆复杂性状（抗高温、抗旱、耐盐）、产量复杂性状的基因挖掘及分子遗传调控机理研究领域，取得了一系列有国际水平的突破性成果。

　　目前我们已成功挖掘克隆了多个水稻基因，并且获得了专利，育种家可以利用这些基因改良作物的种子。比如，可以借助分子生物技术方法将抗热新基因TT1、TT2、TT3.1/TT3.2应用于改良水稻、小麦、玉米以及蔬菜等作物的种子

文章来源：《作物研究》 网址: http://www.zuowuyanjiu.cn/zonghexinwen/2022/0816/849.html