近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳改良全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室水稻團(tuán)隊(duì)李一博教授課題組最新研究首次揭示了水稻對(duì)抗高溫的“秘密武器”——基因QT12。該研究填補(bǔ)了作物灌漿期籽粒品質(zhì)高溫耐受性領(lǐng)域的科學(xué)空白，為解決全球糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)綠色發(fā)展問題提供了全新解決方案。相關(guān)研究論文《一個(gè)天然的基因開關(guān)系統(tǒng)協(xié)同賦予水稻品質(zhì)和產(chǎn)量田間耐熱性》發(fā)表在國際期刊《細(xì)胞》（Cell）上。
基因QT12如同作物內(nèi)置的天然“空調(diào)系統(tǒng)”，調(diào)節(jié)水稻耐高溫機(jī)制。當(dāng)高溫來襲，QT12自然變異與NF-Y蛋白復(fù)合體形成初級(jí)-次級(jí)“雙生鎖”，鎖住高溫開關(guān)系統(tǒng)，既平衡了儲(chǔ)藏蛋白與淀粉的合成穩(wěn)態(tài)，又穩(wěn)定了稻米品質(zhì)和產(chǎn)量，為水稻在高溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供了全新的分子機(jī)制和綠色發(fā)展的育種策略。
近20年來，全球氣候變化導(dǎo)致極端高溫天氣頻發(fā)，給世界糧食安全帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。該研究團(tuán)隊(duì)在水稻品質(zhì)耐熱種質(zhì)鑒定等研究中，經(jīng)過長達(dá)10余年的灌漿期田間自然高溫抗性種質(zhì)篩選和鑒定，從大田耐熱水稻種質(zhì)中克隆到首個(gè)調(diào)控品質(zhì)耐高溫的主效QTL基因QT12，該基因同時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的產(chǎn)量耐熱性。這一發(fā)現(xiàn)突破了傳統(tǒng)溫室篩選、苗期鑒定方法不能反映真實(shí)環(huán)境的局限，解決了長期困擾科學(xué)界的“耐高溫表型難鑒定、耐高溫基因難應(yīng)用”瓶頸問題。
研究團(tuán)隊(duì)2023和2024年在長江流域極端高溫下的大規(guī)模田間試驗(yàn)表明，低表達(dá)QT12的水稻突變株系在高溫下產(chǎn)量提升，稻米堊白率和堊白度顯著降低，外觀和食味品質(zhì)得到改善。此外，QT12基因?qū)氲诫s交稻配組的主栽品種“華占”中的應(yīng)用也取得了顯著成效，進(jìn)一步驗(yàn)證了其在高溫環(huán)境下的綜合育種實(shí)力。
