科学家克隆出控制高温抗性的数量性状遗传位点——

　　水稻作为全球半数以上人口的主粮，其产量的稳定遭受高温的威胁。据统计，全球水稻产量受到高温潜在威胁的面积约400万公顷。到2050年，高温会使全球粮食减产20%至40%。
　　正因如此，发掘作物抗高温基因资源，进而培育抗高温新品种，一直是科学家待解的难题。10多年前，中科院院士林鸿宣就开始关注这一重大农业问题，如今，其团队首次从作物中成功克隆了控制高温抗性的数量性状遗传位点。而且，经实验证明，带有这种基因的水稻比其亲本对照产量高出很多。近日，这一成果在线发表在《自然遗传学》杂志上。
　　全球平均统计，结实季节温度每升高1℃，粮食作物会减产2.5%　到16%。2013年极高温天气给农业带来的影响依然让人心有余悸，全国农作物受灾1.68亿亩、绝收2257万亩，造成粮食损失2064万吨。
　　一直以来，科学家们致力于抗热性状的改良，但效果并不理想。能否从遗传学入手，发掘抗热基因用于提高作物品种的抗热性？最终，林鸿宣将目光聚焦在了非洲稻上。尽管亩产不如亚洲稻，非洲稻依然被科学家们视为一个有待开发的珍贵基因资源库，尤其是它表现出的相当强的抗热、抗旱性。
　　林鸿宣说，首先要做的就是找到非洲稻抗高温的基因片段。因为非洲稻有3万多个基因，要在这么庞大的数据里找到承担抗热大任的基因，就像在茫茫大海中寻找一条被放逐的鱼。而且，高温抗性实验涉及温度和湿度控制，实验的环境条件很难把控。
　　还好，他们有着自己的“法宝”，那就是分子标记法。在庞大的基因组这张地图上，他们对抗热基因，一步步追踪，终于在大规模的筛选中，找到了一个包含抗高温基因的片段。
　　最终，林鸿宣等研究人员成功分离克隆了这个基因，并将其命名为高温抗性1号基因（TT1）。他们发现，一般水稻在高温条件下，细胞内的蛋白质会大大失去活性，并具有毒性，造成水稻枯萎死亡。而引入TT1基因的水稻，能够快速降解因高温而变性的蛋白，并清除这些有毒垃圾，避免水稻死亡。而且，清除以后，细胞中没有用的蛋白可以作为原料，降解变成氨基酸，从而循环利用原料，抗热性会变得更强。
　　研究人员还将基因导入到草坪草和十字花科等植物中，发现TT1在不同物种中都具有提高植物高温耐受性的功能。不仅如此，他们还发现，我国栽培的水稻品种中其实也有该基因的“姊妹基因”，而且这些“姊妹基因”的抗高温能力也各有差异。“生长在低纬度地区的品种，由于面临的生长环境温度较高，该基因的抗高温能力就稍强；反之，高纬度地区品种中，该基因的抗高温能力就弱。”林鸿宣说，事实上，TT1“姊妹基因”早就发挥了使水稻适应环境温度的作用。
　　TT1只是支撑非洲稻抗热能力的一个基因。他们发现，至少还有4个主要基因位点也在发挥着作用。也就是说，还会有高温抗性2号、3号等将被发现。尽快找出其他4个基因位点成了摆在林鸿宣等人眼前的任务。“我们希望找到别的基因，集合在一起应用，那时抗热性能会更佳。”林鸿宣说。
（摘自《中国科学报》王珊 黄辛/文 2015年5月26日）