跟着全球气候变暖加重，继续的高温直接要挟着全球粮食安全的根基。高温会危害作物花粉生机、阻止授粉与灌浆进程，显着下降产值和质量，直接削弱主粮产区的出产潜能，已成为当下最严峻、最直接的粮食安全应战之一。当高温来袭，植物怎么“感知”高温并“呼应”，是科学界的未解之谜。因而，发掘作物中的耐热基因，解析耐热机制、培养习惯未来气候的新种类，已成为农业科学技术领域的火急使命。

  12月3日，中国科学院分子植物科学杰出立异中心林鸿宣院士团队与上海交通大学林尤舜研讨员团队、广州国家实验室李亦学研讨员团队协作，在世界学术期刊《细胞》上宣布研讨论文，破解了水稻感知并呼应高温的两层暗码锁，提醒了植物中的一个循序激活、协同串联的热信号感知机制，经过对该机制的遗传改进，成功培养出具有梯度耐热性的水稻新株系。该效果不仅为耐高温分子育种供给有力支撑，更为应对全球变暖导致的粮食减产供给新的处理方案。

  高温会引发细胞膜的组分改变，触发“膜脂重塑”，但这种改变怎么被细胞“辨认、转化和解读”？研讨团队经过多年尽力，成功判定到水稻中两个要害调控因子，二酰甘油激酶（DGK7）和磷酸二酯酶（MdPDE1）。该发现体系连接了从细胞膜脂质重塑到核内信号级联的完好进程，处理了领域内长期存在的难题。

  “DGK7像是细胞膜上的‘脂质解码器’，MdPDE1则是细胞核内的‘环核苷酸解码器’。它们一起构成了一条‘信号传导链’，将高温物理信号一步步解码成细胞能‘听懂’的‘生物指令’，完结一场从细胞膜到细胞核的‘传讯’。”林鸿宣形象地比方道。

  当“高温危机”抵达植物细胞“边境的城墙”——细胞膜时，膜上的“岗兵”DGK7首先被激活，解码并释放出发动榜首重信号呼应，很多生成名为“磷脂酸（PA）”的脂质信使。这一进程完结了信号的初次转化与扩大，将外界物理高温转化为细胞内的化学警报。这种警报敞开的一起，也掣肘于“监军”G蛋白。因为G蛋白作为刹车，可保证细胞不会引发过度警报和呼应，以保持全体内部的安稳与平衡。

  随后，PA作为信使进入细胞内部精准传递高温信号，激活“中层指挥官”MdPDE1，并帮忙其顺畅进入“中心司令部”细胞核。MdPDE1经过降解另一种信使分子环核苷酸（cAMP），保持耐热基因的表达程序，促进细胞组成热激蛋白、活性氧铲除酶等“耐热兵器”，使细胞从常态转入“高温应急状况”，抵挡高温钳制，发生耐热表型。

  该机制的破解为育种供给了精准靶点。据悉，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算计达19.7%。研讨团队根据DGK7和MdPDE1展开遗传规划，在模仿高温的田间试验中获得喜人的成果：单基因改进的水稻株系比对照株系增产50%—60%；而水稻耐高温QTL基因TT2协同DGK7的双基因改进株系比对照株系产值提高约一倍，米质比对照好，且不影响正常条件下的产值。

  “这意味着，未来科学家不仅能增强作物的耐热性，更能像调理音量相同精准规划‘梯度耐热’种类，以习惯不相同区域的气候需求，保持作物在高温环境下的产值安稳。”中国科学院院士、分子植物杰出中心主任韩斌说。

  因为机制的保存性，这项研讨为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种改进供给坚实的理论结构与名贵的基因资源，为在全球变暖布景下保证粮食安全拓荒了新的途径。