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本報武漢5月2日電 記者王建宏、張銳 通訊員劉欣然從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，近日華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點實驗室、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、湖北洪山實驗室水稻團隊李一博教授課題組在《細胞》發(fā)表了突破性研究成果。科研人員在田間自然高溫中篩選出關(guān)鍵基因，當(dāng)高溫來襲，與蛋白復(fù)合體形成的初級-次級“雙生鎖”鎖住高溫開關(guān)系統(tǒng)，既平衡了儲藏蛋白與淀粉的合成穩(wěn)態(tài)，又穩(wěn)定了稻米品質(zhì)，為水稻在高溫環(huán)境下的協(xié)同實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供了全新的分子機制和綠色發(fā)展的育種策略。

在全球氣候變暖的背景下，極端高溫天氣頻發(fā)，對主要糧食作物的產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。水稻作為全球重要的主糧作物之一，其品質(zhì)和產(chǎn)量受高溫影響尤為顯著。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6.6%至25%。極端高溫天氣頻發(fā)，對水稻等主要糧食作物的產(chǎn)量和品質(zhì)構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。

長江流域是我國第一大水稻主產(chǎn)區(qū)。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)科研團隊通過2024年長江流域極端高溫下的大規(guī)模田間試驗，發(fā)現(xiàn)低表達關(guān)鍵基因在高溫環(huán)境下展現(xiàn)出很強的耐熱性。與野生型相比，關(guān)鍵基因株系在武漢、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，基因?qū)氲诫s交稻品種“華占”，顯著提高了其結(jié)實率、單株產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，與“華占”相比，高溫下使小區(qū)產(chǎn)量分別增加了49.1%、77.9%和31.2%，進一步驗證了其在高溫環(huán)境下的育種實力。

該研究的成功應(yīng)用，打破了作物在“逆境—生長與產(chǎn)量—品質(zhì)”之間的權(quán)衡瓶頸，為多位院士專家提倡的、具有高產(chǎn)且穩(wěn)產(chǎn)、綠色農(nóng)業(yè)性狀、全谷物特性的“綠色營養(yǎng)超級稻”育種提供了強有力的技術(shù)支撐。該項研究不僅是作物科學(xué)與分子生物學(xué)領(lǐng)域的重要進展，也為應(yīng)對全球氣候變化、保障糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了創(chuàng)新性解決方案。

據(jù)悉，秉持產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與科技創(chuàng)新融合發(fā)展理念，該團隊已與多家企業(yè)達成轉(zhuǎn)化開發(fā)意向協(xié)議，并應(yīng)用于育種實踐。