研究背景与意义 - 全球气候变暖加剧，高温直接威胁全球粮食安全，通过损害作物花粉活力、阻碍授粉与灌浆过程来降低产量和品质 [1] - 挖掘作物耐热基因、解析耐热机制并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] - 全球平均气温每升高1摄氏度，作物将减产3%—8%，小麦、玉米、水稻和大豆四大作物减产合计达19.7% [3] 核心科学发现 - 研究团队成功鉴定水稻中两个关键调控因子：二酰甘油激酶（DGK7）和磷酸二酯酶（MdPDE1），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 [2] - 揭示植物中一个循序激活、协同串联的热信号感知机制，DGK7作为细胞膜上的‘脂质解码器’，MdPDE1作为细胞核内的‘环核苷酸解码器’，共同构成一条‘信号传导链’ [2] - 高温信号传导过程为：细胞膜上的DGK7被激活，生成磷脂酸（PA）作为脂质信使，PA进入细胞内部激活MdPDE1，后者通过降解环核苷酸（cAMP）来维持耐热基因表达程序 [2][3] 应用成果与潜力 - 通过对DGK7和MdPDE1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][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% [3] - 水稻耐高温QTL基因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的产量 [3] - 该机制具有保守性，为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种改良提供理论框架与基因资源 [4] - 未来科学家能像调节音量一样精准设计‘梯度耐热’品种，以适应不同地区气候需求，维持高温环境下作物产量稳定 [3]