水稻高温自救密码被破解
四川农业大学水稻研究所钦鹏、李仕贵团队联合中国科学技术大学生命科学与医学部向成斌、孙林峰团队日前发表研究成果，揭示水稻在高温来袭时快速保护细胞膜稳定性的机制，并挖掘到一个有助于水稻高温下稳产的稀有单倍型，为耐热水稻育种提供了新的思路和基因资源。
每年7月至8月是我国南方水稻抽穗开花和结实的关键期，高温往往导致水稻结实率和产量严重下降。数据显示，全球平均气温每升高1℃，将直接导致水稻产量减少6.6%至25%。2013年，钦鹏、李仕贵团队观察到高温导致结实率大幅下降的现象，由此开展相关研究。
对于水稻来说，一旦高温超过细胞能够承受的范围，细胞膜就可能变得过度流动，出现离子渗漏、细胞受损甚至死亡等问题，导致水稻植株结实率下降、产量受损。
团队研究发现，在水稻的细胞膜上有一个蛋白复合体，在遇到高温后会优先将饱和磷脂酰胆碱这一类有助于稳定膜结构的脂质分子快速翻转到细胞膜的胞质侧，相当于把“加固材料”搬到细胞膜更容易失稳的一侧，从而快速稳定细胞膜。
“不只有重塑，还有重分布。”钦鹏说，以往通常认为，植物遇到高温后会通过信号传递启动基因表达，重新合成或改造细胞膜脂类物质，这通常需要较长时间。此次新发现表明，水稻并不一定在高温来袭时马上重新制造大量新的细胞膜脂类物质，也可以先把已有的稳定性脂质快速调配到最需要的位置。这种“就地加固”的方式，让细胞膜能够在高温早期迅速获得保护。
团队还从2236份水稻自然资源中挖掘到一个稀有优异单倍型，将其导入不耐高温的水稻品种中，结果发现其耐高温能力明显提高。
“这些发现为作物耐热改良提供了新的思路。”钦鹏表示。目前，团队已经建立了耐高温的筛选鉴定平台，重新设计了更精准控制温度和湿度的温室。同时根据历史气候记录，团队在四川泸州建立了大田鉴定实验基地，把温室精准控制和大田真实环境结合起来，让研究结果更接近生产实际。（记者周洪双、李晓东）