我国科学家破解水稻抗高温难题，发现关键“基因开关”

4月30日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、生命科学技术学院、湖北洪山实验室水稻团队李一博教授课题组在国际期刊《细胞》（Cell）上发表了题为“A natural gene on-off system confers field thermotolerance for grain quality and yield in rice”的研究论文，首次揭示水稻抗高温关键基因QT12，为应对全球粮食安全挑战提供重要支撑。

近年来，全球气候变暖导致极端高温频发，严重威胁水稻生产。数据显示，全球平均气温每升高1℃，水稻产量将减少6.6% - 25%，品质也会大幅下降。李一博团队历时10余年，通过大规模田间自然高温抗性种质筛选，利用自主研发的RapMap方法，成功克隆出首个调控品质耐高温的主效QTL基因QT12，突破传统研究方法局限，解决了耐高温性状鉴定与基因应用难题。

研究发现，QT12的作用机制十分精妙。胚乳中的NF - YA8、NF - YB9与NF - YC10形成复合体，与QT12启动子的G/A变异结合，形成天然“双生锁”基因开关系统。QT12启动子的G/A变异是“初级开关”，决定基因激活与否；高温则作为“次级开关”，解除NF - YB9和NF - YC10对NF - YA8激活QT12的抑制。当“双生锁”同时打开，QT12被激活，调节储藏蛋白与淀粉合成，使水稻产生高温敏感性；反之，“双生锁”锁住时，水稻维持储藏物质稳态，实现高温抗性。

团队还提出性状调控单倍型（TRHs）概念，揭示了籼稻与粳稻耐热性差异的分子基础，为作物性状遗传研究提供新视角。

在应用方面，2023 - 2024年，团队在武汉、杭州、长沙等地开展大规模田间试验，低表达QT12的水稻在高温下表现出强大耐热性。CRISPR编辑的突变株系小区产量提升显著，稻米品质大幅改善；导入“华占”等主栽品种后，产量和品质同样明显提高。

李一博教授表示，该成果揭示了水稻高温下优质高产的新机制和育种策略，填补了相关领域科学空白。目前，团队已与多家企业达成转化意向，推动成果尽快应用于水稻育种，保障粮食安全。

论文链接：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00413-1

（中国日报湖北记者站 周荔华 刘坤 蒋朝常）