研究突破概述 - 中国科学院与上海交通大学合作团队在国际顶级期刊《细胞》上发表论文 破解了水稻感知并响应高温的双重密码锁 揭示了植物中一个循序激活、协同串联的热信号感知机制 [1] - 通过对该机制的遗传改良 团队成功培育出具有梯度耐热性的水稻新株系 [1] 研究背景与意义 - 全球气候变暖导致的持续高温直接威胁全球粮食安全 高温会损害作物花粉活力、阻碍授粉与灌浆过程 明显降低产量和品质 已成为最严峻、最直接的粮食安全挑战之一 [1] - 挖掘作物耐热基因、解析耐热机制、培育适应未来气候的新品种 已成为农业科技领域的迫切任务 [1] 核心科学发现 - 研究团队鉴定到水稻中两个关键调控因子 DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）它们像一套精密协作的警报系统 将高温物理信号转化为细胞能够理解的生物指令 [1] - 高温信号首先激活细胞膜上的DGK7 生成名为PA（磷脂酸）的脂质信使 完成信号的首次转换与放大 [2] - PA信使进入细胞内部 激活MdPDE1并协助其进入细胞核 MdPDE1通过降解cAMP（环核苷酸）信使分子 维持耐热基因的表达程序 促使细胞合成热激蛋白、活性氧清除酶等耐热武器 使细胞转入高温应急状态 [2] 田间试验成果 - 在模拟高温的田间试验中 单基因改良的水稻株系比对照株系增产50%至60% [2] - 双基因改良株系比对照株系产量提升约一倍 [2] 应用前景与行业影响 - 该研究使得科学家不仅能增强作物耐热性 更能精准设计梯度耐热品种 以适应不同地区的气候需求 维持作物在高温环境下的产量稳定 [4] - 由于机制的保守性 这项研究为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种改良提供了坚实的理论框架与宝贵的基因资源 [4] - 该研究为在全球变暖背景下保障粮食安全开辟了新的路径 [4]