水稻耐热性基因相互作用的鉴定

中国科学院分子植物卓越研究中心的科学家绘制并克隆了一个新发现的水稻耐热基因模块，该模块由两个基因组成，揭示了一种新的植物耐热机制。

　　

   

   

被称为热耐受性3 (TT3)的遗传模块是包含TT3.1和TT3.2基因的细胞遗传物质中的物理位置，这两个基因相互作用可增强水稻的热耐受性。

水稻是世界上最重要的主粮作物之一，世界上一半以上的人口依靠水稻生活。但随着气温上升和极端天气事件的增多，大米正变得更加脆弱。转基因菌株可以经受一些洪水，但很少(如果有的话)能在高温和干旱共同造成的高温胁迫下生存。然而，在分子图谱的帮助下，可能会有更耐旱的作物出现。分子图谱详细描述了控制水稻耐高温程度的特定基因相互作用。

今天发表在《Science》杂志上的这张地图可能不会带来海盗宝藏，据研究作者说，但它确实为对更多的人更有价值的东西——粮食安全——奠定了基础。

通讯作者、中国科学院分子植物科学卓越中心、上海植物生理生态研究所植物分子遗传学国家重点实验室教授 Lin Hongxuan说:“水稻在其生命周期中很容易受到热胁迫的影响，在全球变暖的情况下更容易受到影响。提高水稻的热耐受性，对于维持和提高高温下水稻作物的产量，确保世界人口的粮食需求供应，发挥着关键作用。”

水稻的热耐受性是一种数量性状，它是由多个基因相互作用以及环境因素决定的。Lin教授表示，植物有多种专门保护自身免受高温伤害的机制，但迄今为止，细胞如何感知高温并在内部传递这一信息仍是一个谜。

在对非洲和亚洲水稻品种进行的一系列实验中，研究人员剔除了各种基因，并研究了这是如何影响产生的水稻的基因组成和物理表现的。

Lin说:“我们发现水稻中的一个遗传模块将细胞质膜的热量信号连接到其内部的叶绿体，以保护它们免受热胁迫的损害，并在热胁迫下提高粮食产量。”

被称为耐热性3 (thermotolerance3，TT3)的遗传模块是包含TT3.1和TT3.2基因的细胞遗传物质中的物理位置，这两个基因相互作用可增强水稻的耐热性。当TT3.1从质膜移动到细胞的运输通道时，它似乎充当了一个热传感器，在那里它标记它的伙伴，TT3.2，被细胞降解和移除。据Lin介绍，TT3.2参与破坏叶绿体，当叶绿体中TT3.2丰度降低时，细胞可以更好地抵御热胁迫。

在对植物的分析中，研究人员发现TT3，无论是自然发生的还是基因编辑的，都增强了耐热性，减少了热胁迫造成的产量损失。

Lin说:“经过7年的努力，我们成功地精细定位并克隆了一个新发现的耐热水稻模块，该模块包含两个基因，并揭示了一种新的植物耐热机制。这项研究表明，这种遗传互作可以增强水稻的耐热性，显著减少热胁迫造成的产量损失，并保持水稻产量的稳定。”

研究人员计划继续识别耐热基因，并开发遗传资源，将其整合到作物育种中。

Lin说:“我们已经确定的基因在其他主要作物中是保守的，比如玉米和小麦。它们是培育高耐热作物的宝贵资源，以解决全球变暖导致的粮食安全问题。”

A genetic module at one locus in rice protects chloroplasts to enhance thermotolerance