青年报·青春上海记者 刘晶晶 

北京时间2025年1月30日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士研究团队与上海交通大学林尤舜研究团队合作在国际权威学术期刊《自然》(Nature)上发表题为“Fine-tuning gibberellin improves rice alkali-thermal tolerance and yield”的研究论文。

该成果首次提出了一个新概念，即精准调控植物激素赤霉素到最佳中等水平是同时提高水稻碱-热抗性和产量的关键；并发现一个长期以来被忽视的、具有潜力成为“后绿色革命”基因的ATT2，它可以微调赤霉素到最佳中等水平，从而有望进一步提高半矮秆绿色革命水稻品种的碱-热抗性和产量。这些新发现为应对全球气候变暖引发的粮食安全问题提供了新策略，对盐碱地的开发利用和未来农业的可持续发展具有重要意义。

20世纪60年代开始，育种家通过绿色革命基因对谷类作物赤霉素浓度或信号的调控，从而实现水稻和小麦的半矮化育种，增强抗倒伏性。因此在大量施用化肥条件下，使得谷物产量大幅度提高，引发了农业“绿色革命”。

半矮秆绿色革命品种在过去几十年里在全球广泛种植，在一定程度上确保了全球粮食安全，然而它们的环境适应性相对较低。由于温室气体排放，全球环境正面临着严峻挑战，比如全球气候变暖、引发极端高温天气、加剧耕地盐碱化等，导致作物大面积减产。因此，迫切需要挖掘作物中耐盐碱、耐热基因，开发集强抗逆和高产于一体的新型绿色革命作物品种，以满足在气候变化的大环境下未来人口增长对粮食更大的需求，这对于保障我国粮食安全具有重要的意义。

现在，研究团队经过六年多的努力，成功分离克隆了水稻碱-热抗性基因ATT1、ATT2，阐明了它们调控耐盐碱、耐热的新机制，并且为解决半矮秆绿色革命主栽品种的抗逆性与产量互相拮抗的瓶颈问题提出了新方案。

在机制研究上，该成果发现，在正常条件下，适当提高半矮秆绿色革命水稻品种的赤霉素含量到最佳中等水平，可以进一步提高产量。而在逆境胁迫条件下，会导致水稻的内源活性赤霉素水平降低，通过精准调控水稻品种的活性赤霉素水平到中等水平，可以最大程度地减少环境胁迫带来的产量损失。

在机制解析的基础上，该研究提出两种微调赤霉素到中等水平的方法，这些方法有望在水稻、小麦、玉米等主粮作物的育种改良中发挥重要作用，不仅可以提高作物的抗逆性，维持其在盐碱、高温等不利环境下的产量稳定，还可以在正常田间条件下进一步提高谷物产量。这些研究结果为育种家培育“高产高抗”作物新品种提供重要的理论依据，同时也为大面积盐碱地的开发利用提供新的策略。

中国科学院分子植物科学卓越创新中心已毕业博士研究生郭双琴（上海交通大学博士后）和博士研究生陈亚鑫为本文第一作者，林鸿宣研究员和上海交通大学林尤舜副教授为本文通讯作者。该中心的单军祥正高级工程师、叶汪薇高级实验师和董乃乾副研究员等参与了该项研究工作。该工作得到了农业生物育种国家科技重大专项、国家基金委基础科学中心项目、国家重点研发项目、上海交通大学“2030”项目、上海市现代种业协同创新中心、岭南现代农业广东省实验室等的资助。

青年报·青春上海记者 刘晶晶

编辑:张红叶

来源:青春上海News—24小时青年报