2026年03月26日

近年来,在全球变暖背景下,极端高温事件频发,对粮食产量及品质带来严重影响。水稻作为全球最重要的粮食作物之一,在高温条件下不仅会导致减产,还会增加水稻籽粒垩白度,严重影响稻米的外观及口感。全球平均气温每升高1℃,将直接导致水稻产量减少6.6%~25%,同时还伴随稻米品质的严重劣化。
华中农业大学教授李一博团队历经10余年研究,从来自中国、菲律宾、巴基斯坦、印度尼西亚、埃及、印度等国家万份种质中,发现8份在10年自然高温下稳定低垩白的种质,通过遗传分析,鉴定出耐自然高温的关键基因QT12,并揭示出背后的分子机制,为水稻在高温环境下实现稳产提质及育种提供新策略。
作为水稻对抗高温的“秘密武器”,基因QT12如同作物内置的天然“空调系统”,调节水稻耐高温机制:当高温来袭,既能平衡储藏蛋白与淀粉的合成稳态,又能稳定稻米品质和产量,如同在籽粒内部构建起分子级“防火墙”,将高温胁迫有效“阻碍”,同时能帮助储藏蛋白与淀粉在合成过程中保持相对稳定的状态,以稳定稻米品质和产量。
李一博团队在夜间高温区比较533个品种发现,易受热害品种的QT12在高温夜被激活,淀粉结构紊乱,米质下降;携带耐热型QT12的品种则保持产量和米质。将该等位基因导入到杂交稻品种“华占”,显著提高了其结实率、单株产量和稻米品质,在武汉、杭州和长沙的小区产量分别增加了49.1%、77.9%和31.2%,进一步验证了QT12在高温环境下的积极作用。该基因通过育种或基因编辑推广,未来或可应用于其他粮食作物。
田间试验数据表明,QT12基因开关系统能在高温下显著提升产量并改善稻米品质,为应对气候变化提供了突破性解决方案,其机制还可拓展至其他禾本科作物,具有广泛的应用前景和战略意义。4月30日晚,该成果在国际学术期刊《细胞》(Call)在线发表后,受到国内外多位院士专家的高度评价,并在今年12月入选美国《科学》(Science)杂志公布的“2025年度十大科学突破”。多位外国专家认为,这是一项了不起的发现,将产生巨大影响。
目前,华中农业大学秉承“边研究、边开发、边应用”的产学研理念,使该成果实现“零时差”转化,已先后与隆平高科、安徽荃银等多家国内现代化种业龙头企业达成转化开发意向协议,成果将大规模应用于长江中下游及南方水稻种植区,有望大幅度提升高温下我国水稻总产量的稳定性。