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瞭望 | 提高作物抗高温性能——专访中国科学院

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摘要：

中国科学院院士林鸿宣

　　做作物抗高温研究，工作量大、难度大、周期长，需要有脑力、毅力、耐力，贵在坚持，不断克服困难，才能最终取得成功。我的学生厉新民博士、阚义博士、张海博士等年轻人，在研究水稻抗高温工作中表现都非常突出，他们奋战了7年的时间，终于在水稻抗高温基因TT1、TT2、TT3的研究中取得了突破性成果。

　　据研究，全球平均气温每升高1℃，会导致小麦减产6.0%，水稻减产3.2%，玉米减产7.4%，大豆减产3.1%。据预测，至2040年，高温有可能使全球粮食减产30%~40%

　　目前，我们团队拥有15项基因授权发明专利，为我国抢占农业知识产权高地、改良作物和保障粮食安全，提供了珍贵的基因资源。我们许多成果都已发表在国际权威期刊杂志，还获得了国家自然科学奖二等奖、上海市自然科学奖一等奖，在国内外产生较大影响。

　　《瞭望》：请具体介绍一下你们团队这些年来的主要科研成果。

　　民以食为天。面对全球气候变暖，如何用科学手段保障粮食安全？

　　林鸿宣：随着温室气体排放积累增加，全球气候变暖速度加快，极端高温天气频繁发生。以中国科学院分子植物科学卓越创新中心所在的上海为例，据上海中心气象台统计，截至今年8月5日，上海35℃以上的高温天数累计已达32天，为近30年以来历史同期最多。其中，40℃及以上的高温酷暑日已有4天。

　　我们还通过多代回交结合分子标记辅助选择技术，把这些来自非洲稻的抗高温基因位点导入到亚洲稻推广品种中，培育成高温抗性增强的新品系。在高温胁迫下的产量，比对照组的产量增加50%以上，可以维持在高温天气下水稻产量的稳定性。因此，既有理论意义又有应用价值。

　　综合应用现代遗传学、基因组学、分子生物学、细胞生物学、植物生理学等先进方法和技术，从丰富的稻种资源包括野生稻、亚洲稻地方品种、非洲稻等种质资源中，挖掘鉴定出控制水稻抗高温、耐盐、抗旱性状及高产性状的基因位点，阐明它们的功能与调控机制，为培育抗逆性强、稳产高产的作物品种提供优异基因资源和理论基础，为有效应对全球气候变暖引发的粮食安全问题提供技术支撑和技术储备。

　　今后，我们将继续从各种稻种种质资源宝藏中挖掘出更多有利基因位点，深入揭示水稻复杂数量性状的调控机制和调控网络，不断吸收新技术新方法，加快研究进度，抢占农业知识产权高地，为作物分子设计育种提供新的基因资源和新知识，为我国种业振兴和保障我国粮食安全作贡献。■

　　林鸿宣：我们团队以解决水稻高温抗性的问题作为长期的主要研究方向之一。要想挖掘水稻抗高温基因，首先需要从研究材料入手。

　　林鸿宣：作物许多性状，包括抗高温、耐盐、抗旱等抗逆性状和产量性状，是由多基因控制的复杂数量性状，遗传调控机制复杂，研究难度大，具有挑战性。

TT3.1—TT3.2遗传模块调控抗热与产量平衡的分子机理? 中科院分子植物科学卓越创新中心供图

　　目前的研究还只是“冰山一角”

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士，长期面向农业发展这一重大战略需要，选择重大科学问题作为主攻方向，率先在水稻抗逆复杂性状（抗高温、抗旱、耐盐）、产量复杂性状的基因挖掘及分子遗传调控机理研究领域，取得了一系列有国际水平的突破性成果。

　　《瞭望》：全球气候变暖，重要的农作物会受到什么影响？

　　我们首次成功分离克隆了多个控制水稻复杂性状的“重量级”基因，如抗高温基因（TT1、TT2、TT3）、耐盐基因（SKC1、HAL3）、抗旱基因（DST、DCA1）、粒型基因（GW2、GL3.1、GSN1、GW6、GSA1、GS3.1）、穗型基因（GNP1、ER1）、株型基因（PROG1）、生殖隔离基因(Hwi1、Hwi2)等，并深入阐明了复杂性状的遗传调控机理。不仅有理论创新，还有应用前景。

　　分离克隆多个控制水稻复杂性状的基因

　　如果说我们的研究有独到之处，那首先在于选择了非洲稻作为研究材料。选对了研究材料，这是研究成功的关键第一步；研究开始的时候，做好实验设计、下功夫和时间把遗传群体材料创制好，这是研究的基础。

文章来源：《玉米科学》网址: http://www.ymkxzz.cn/zonghexinwen/2022/0815/1927.html