撰文丨王聰

編輯丨王多魚(yú)

排版丨水成文

當(dāng)前，全球變暖帶來(lái)的氣溫上升威脅著農(nóng)作物谷物的質(zhì)量和產(chǎn)量；然而，溫度如何調(diào)節(jié)谷物質(zhì)量以及如何實(shí)現(xiàn)谷物質(zhì)量和產(chǎn)量的協(xié)同耐熱性，我們?nèi)圆坏枚?/p>

2025 年 4 月 30 日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)李一博教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊Cell上發(fā)表了題為：A natural gene on-off system confers field thermotolerance for grain quality and yield in rice 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)了水稻中的一種天然基因開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，賦予了其田間熱耐受性，從而提升了水稻的品質(zhì)和產(chǎn)量。

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在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)鑒定出一個(gè)水稻主效基因位點(diǎn)——QT12，它通過(guò)過(guò)度激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）破壞胚乳儲(chǔ)存物質(zhì)的穩(wěn)態(tài)，從而負(fù)向調(diào)控稻米品質(zhì)的田間熱耐受性。

QT12
的天然變異和 NF-Y 復(fù)合體形成了一種天然的基因開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，以調(diào)節(jié)
QT12
的表達(dá)和耐熱性。高溫削弱了 NF-YB9/NF-YC10 與 NF-YA8 的相互作用，解除了對(duì)
QT12
的抑制，從而引發(fā)品質(zhì)下降。而
QT12
的低表達(dá)賦予了水稻更優(yōu)的品質(zhì)，并在大規(guī)模高溫試驗(yàn)中使優(yōu)質(zhì)水稻產(chǎn)量提高了 1.31-1.93 倍。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步在 NF-Ys-

QT12
中，從四個(gè)遺傳上無(wú)關(guān)聯(lián)基因的共選擇突變中鑒定出了兩個(gè)性狀調(diào)控單倍型 （TRH） ，用于區(qū)分亞種的耐熱性。

該研究的核心發(fā)現(xiàn)：

  • 水稻中

    QT12
    的天然變異賦予了其谷物品質(zhì)和產(chǎn)量的耐熱性；
  • QT12
    通過(guò)過(guò)度激活未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）破壞胚乳貯藏物質(zhì)的穩(wěn)態(tài)；

  • 高溫削弱了 NF-Y 的相互作用，并解除了 NF-YA8 對(duì)

    QT12
    的抑制作用；

  • NF-Ys-

    QT12
    構(gòu)成了水稻亞種熱適應(yīng)的天然基因開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。

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總的來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)研究為水稻田間耐熱性提供了機(jī)制上的見(jiàn)解， 并提供了一個(gè)概念驗(yàn)證育種策略，以打破逆境生長(zhǎng)和產(chǎn)量質(zhì)量之間的權(quán)衡。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00413-1

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