12月3日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士团队与上海交通大学林尤舜研究员团 队等合作在国际学术期刊《细胞》（Cell）上发表研究论文。其中提到团队破解了水稻感知并响应高温 的双重密码锁，揭示了植物中的一个循序激活、协同串联的热信号感知机制，并通过对该机制的遗传改 良，成功培育出"具有梯度耐热性的水稻新株系"。 随后，作为信使的PA进入细胞内部，将"城外危情"（高温信号）精准传递并激活"中层指挥 官"MdPDE1，并协助其顺利进入"核心司令部"——细胞核，MdPDE1通过降解另一种信使分子cAMP （环核苷酸），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 胞从常态转入"高温应急状态"，抵御高温胁迫，产生耐热表型。 基于上述研究，团队开展了遗传设计，在模拟高温的田间试验中取得喜人的结果：单基因改良的水 稻株系比对照株系增产50%至60%；而双基因改良株系比对照株系产量提升约一倍。 研究团队试栽的改良耐高温水稻 受访者供图 这意味着，科学家不仅能增强作物的耐热性，更能像调节音量一样精准设计"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。 ...

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]

研究突破与核心发现 - 中国科学家团队在国际权威期刊《细胞》上发表研究论文 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 [3] - 该研究成功鉴定到水稻中两个关键调控因子 DGK7和MdPDE1 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 完成了从细胞边界到细胞核的传讯 [5][6] - 该发现系统连接了从细胞膜脂质重塑到核内信号级联的完整过程 解决了领域内长期存在的难题 [6] 技术应用与育种成果 - 基于对DGK7和MdPDE1的遗传设计 研究团队培育出具有梯度耐热性的水稻新株系 助力作物耐高温分子育种 [3] - 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%-60% [6] - 双基因改良株系比对照株系产量提升约一倍 米质更好 且不影响正常条件下的产量 [6] - 这意味着科学家不仅能增强作物耐热性 更能像调节音量一样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 [3] 研究背景与行业意义 - 全球气候变暖威胁全球粮食安全根基 挖掘作物中的耐热基因已成为农业科技领域的迫切任务 [3] - 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 直接削弱主粮产区的生产潜能 是当下最严峻、最直接的粮食安全挑战之一 [5] - 保证粮食安全意义重大 挖掘水稻的优良基因可提高其抗逆能力 从而实现稳产 对解决粮食作物的实际生产问题非常有意义 [6]

研究成果核心突破 - 破解水稻感知并响应高温的"双重密码"机制，揭示植物中循序激活、协同串联的热信号感知机制 [1] - 通过对该机制的遗传改良，成功培育出具有梯度耐热性的水稻新株系 [1] - 该成果为应对全球变暖导致的粮食减产提供新的解决方案，助力作物耐高温分子育种 [1] 高温胁迫对农业的影响 - 全球气候变暖导致的持续高温正威胁全球粮食安全根基 [1] - 高温会损害作物花粉活力、阻碍授粉和灌浆过程，明显降低产量和品质，直接削弱主粮产区生产潜能 [1] 耐热机制的科学解析 - 鉴定出水稻中两个关键调控因子：细胞膜上的DGK7（二酰甘油激酶）和细胞核内的MdPDE1（磷酸二酯酶） [1] - 第一重"脂质密码"：高温激活细胞膜上DGK7，生成"脂质信使"磷脂酸，实现信号首次转换与放大 [2] - 第二重"环核苷酸密码"：磷脂酸激活MdPDE1进入细胞核，通过降解cAMP维持耐热基因表达，合成热激蛋白等"耐热武器" [2] 遗传改良与田间试验成果 - 基于DGK7和MdPDE1开展遗传设计，培育出梯度耐热性水稻新株系 [2] - 单基因改良水稻株系在模拟高温田间试验中比对照株系增产50%至60% [2] - TT2协同DGK7的双基因改良株系比对照株系产量提升约一倍，米质更好，且不影响正常条件下产量 [2] 应用前景与行业意义 - 该研究使科学家能像调节音量一样精准设计具有梯度耐热性的品种，以适应不同地区气候需求 [3] - 为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种改良提供理论依据和基因资源 [3] - 在全球变暖背景下，为保障粮食安全开辟新路径 [3]

研究突破与核心机制 - 中国科学院分子植物科学卓越创新中心、上海交通大学及广州国家实验室的合作团队，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] - 该研究成功鉴定出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生物指令，完成了从细胞边界到细胞核的“传讯” [5] - 该发现系统连接了从细胞膜脂质重塑到核内信号级联的完整过程，解决了领域内长期存在的难题 [5] - 相关研究成果于2025年12月3日发表在国际顶级学术期刊《细胞》上 [1] 技术应用与育种成果 - 通过对该热信号感知机制的遗传改良，研究团队成功培育出具有梯度耐热性的水稻新株系 [1] - 在高温条件下，仅进行单基因改良的水稻株系比对照增产50%至60% [9] - 在高温条件下，进行双基因改良的水稻株系比对照增产约一倍（即100%），且不影响正常条件下的产量 [9] - 该机制为育种提供了精准靶点，使科学家能够像调节音量一样精准设计“梯度耐热”品种，以适应不同地区的气候需求 [9] 行业影响与战略意义 - 这项研究助力作物耐高温分子育种，为应对全球变暖导致的粮食减产提供了新的解决方案 [1] - 气候变暖与持续高温直接威胁全球粮食安全，该研究通过挖掘耐热基因、解析耐热机制，为培育适应高温气候的新品种提供了急需的科技支撑 [5] - 该研究成果为其他主粮作物的耐热育种改良提供了扎实的理论依据与宝贵的基因资源 [9]