水稻细胞“热信号”传递示意图。

    盛夏时节，高温热浪席卷全球，农田中的水稻在烈日下“奄奄一息”。据估算，高温胁迫可使部分水稻品种减产高达50%。面对这一严峻挑战，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士团队联合上海交通大学林尤舜研究员团队、广州国家实验室李亦学研究员团队，历经多年攻关，成功破译水稻感知高温的“双重密码锁”，为应对全球变暖导致的粮食安全危机提供了创新解决方案。相关成果近日在国际顶级期刊《细胞》上发表。

    文/记者 刘晶晶  图/受访者供图

    发现水稻细胞中的“警报系统”

    当高温来袭，植物细胞如何“感知”并“响应”？高温会引发细胞膜的组分变化，触发“膜脂重塑”。然而，这种变化如何被细胞“识别、转换和解读”，一直是未解之谜。研究团队经过多年努力，发现水稻细胞中存在一套精密的“警报系统”，通过两个关键因子——DGK7和MdP DE1的协同作用，将物理性的高温信号逐步转化为生物指令，完成从细胞膜到细胞核的“传讯”。

    第一重密码是细胞膜上的“脂质哨兵”。“高温危机”首先冲击细胞膜这道“城墙”。林鸿宣院士比喻道：“DGK7如同边境哨兵，第一时间发现敌情并点燃烽火。”为防止过度反应，细胞中还存在一种“刹车蛋白”即G蛋白，确保警报系统张弛有度。

    第二重密码为细胞核内的“信号指挥官”。当脂质信使PA进入细胞后，激活“中层指挥官”MdPDE1，并护送其进入细胞核。“这就像战时动员令，一旦信号抵达指挥中心，全城立即进入防御模式。”林鸿宣院士表示。

    这一发现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，解决了领域内长期存在的难题。

    高温不减产，常温更优质

    论文第一作者、中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士后阚义自博士阶段便加入林鸿宣院士团队，至今已深耕11年。他回忆道，研究最艰难的阶段是确定高温处理的关键时间点：“夏季大棚温度常超过40℃，甚至达45℃。我们必须顶着酷暑，在特定生长周期进行高温处理，才能精准验证基因功能。”

    有时，为了一个数据，阚义会与林尤舜老师讨论至深夜。阚义坦言，支撑他坚持的是解决实际问题的成就感：“看到田间稻穗在高温下依然饱满，一切付出都值得。”

    理论突破最终落地为育种实践。在模拟高温的田间试验中，单基因改良株系比普通品种增产50%～60%；双基因协同改良的株系产量提升约一倍，且米质优。林鸿宣院士强调：“我们不仅追求耐热性，更要实现‘高温不减产、常温更优质’的目标。”

    值得一提的是，新株系在持续31天、最高46℃的极端高温下仍保持稳定产量。林鸿宣院士表示，普通水稻高温下空壳率超过50%，而改良株系可将损失控制在10%以内。