本報上海12月3日電（記者顏維琦）高溫會損害作物花粉活力、阻礙授粉與灌漿過程，已成為當下最嚴峻的糧食安全挑戰之一。3日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心林鴻宣院士團隊與上海交通大學林尤舜研究員團隊、廣州國家實驗室李亦學研究員團隊合作在國際學術期刊《細胞》上發表最新研究成果，破解了水稻感知並響應高溫的雙重密碼，揭示了植物中的一個循序激活、協同串聯的熱信號感知機制，並通過對該機制的遺傳改良，成功培育出具有梯度耐熱性的水稻新株系，助力耐高溫分子育種。

當高溫來襲，植物細胞如何感知並響應？研究團隊經過多年努力，成功鑒定到水稻中兩個關鍵調控因子，DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）。它們像一套精密協作的“警報系統”，將高溫物理信號一步步轉化為細胞能夠理解的“生物指令”，完成一場從細胞邊界到細胞核的“傳訊”。該發現系統連接了從細胞膜脂質重塑到核內信號級聯的完整過程，解決了領域內長期存在的難題。

林鴻宣介紹，當“高溫危機”抵達植物細胞“邊境的城牆”——細胞膜時，膜上的“哨兵”DGK7率先被激活，解碼並啟動第一重信號響應，大量生成名為“磷脂酸（PA）”的脂質信使。這一過程完成了信號的首次轉換與放大，將外界物理高溫轉化為細胞內的化學警報。

隨后，作為信使的PA進入細胞內部，精准傳遞高溫信號，激活“中層指揮官”MdPDE1，並協助其順利進入核心司令部（細胞核），MdPDE1通過降解另一種信使分子cAMP（環核苷酸），維持耐熱基因的表達，促使細胞合成熱激蛋白、活性氧清除酶等“耐熱武器”，使細胞從常態轉入“高溫應急狀態”，抵御高溫脅迫，產生耐熱表型。

機制的破解為耐熱育種提供了精准靶點。研究團隊將其從理論落實到田間，設計“梯度耐熱”新株系，在模擬高溫的田間試驗中取得喜人結果：單基因改良的水稻株系比對照株系增產50%~60%﹔而TT2（一種水稻耐熱基因）協同DGK7的雙基因改良株系比對照株系產量提升約一倍，米質比對照好，且不影響正常條件下的產量。這意味著，科學家不僅能增強作物的耐熱性，更能像調節音量一樣精准設計“梯度耐熱”品種，以適應不同地區的氣候需求，維持作物在高溫環境下的產量穩定。這項研究為水稻、小麥、玉米等主糧作物的耐熱育種改良提供了堅實的理論依據與寶貴的基因資源，為在全球變暖背景下保障糧食安全開辟了新的路徑。

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