新聞聯(lián)播關(guān)注！水稻“防曬增產(chǎn)”是咋回事

日前，央視新聞聯(lián)播在報(bào)道《加快高水平科技自立自強(qiáng) 奮進(jìn)科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)》中提及，在勇攀科學(xué)高峰的征程上，我國(guó)基礎(chǔ)研究實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)突破。今年，亞洲首臺(tái)第四代同步輻射光源全面試運(yùn)行，全球最大聚變堆環(huán)向場(chǎng)超導(dǎo)磁體研制成功，水稻防曬增產(chǎn)新機(jī)制被破解，“九章四號(hào)”量子計(jì)算繼續(xù)領(lǐng)跑世界。我國(guó)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)、宇宙演化、生命起源等基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域不斷拓展認(rèn)知邊界，為顛覆性技術(shù)突破提供源頭供給。

新聞聯(lián)播提及的這項(xiàng)研究成果，源于崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李家洋院士團(tuán)隊(duì)與合作者，成功揭示了植物依靠蛋白相變實(shí)現(xiàn)自主“防曬”、提升光合作用的全新機(jī)制，并通過(guò)多年田間試驗(yàn)證實(shí)，該技術(shù)可有效助力水稻增產(chǎn)，為高溫強(qiáng)光下的糧食穩(wěn)產(chǎn)增收提供了全新方案。該成果于6月18日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表。

光照是作物光合作用、生長(zhǎng)增產(chǎn)的基礎(chǔ)。在田間環(huán)境中，正午強(qiáng)光、高溫、干旱等情況下會(huì)讓水稻等作物產(chǎn)生有毒的單線態(tài)氧，損傷光合結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致光合作用效率大幅下降，出現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象，最終造成減產(chǎn)。這是困擾植物生理學(xué)界百年的難題，隨著全球氣候變暖，強(qiáng)光脅迫對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量的影響愈發(fā)嚴(yán)重。

此前植物已知的自我保護(hù)方式能耗高、響應(yīng)慢，只能被動(dòng)抵御強(qiáng)光傷害，無(wú)法從根源解決問(wèn)題。同時(shí)，作物如何精準(zhǔn)感知強(qiáng)光產(chǎn)生的單線態(tài)氧、啟動(dòng)自我保護(hù)，也一直是個(gè)科學(xué)謎題。

科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)多項(xiàng)前沿技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)遭遇強(qiáng)光脅迫時(shí)，植物體內(nèi)的MBS1蛋白能夠精準(zhǔn)感知單線態(tài)氧，隨即發(fā)生結(jié)構(gòu)變化與相分離，在葉綠體外部形成一層動(dòng)態(tài)的蛋白凝聚體。這層特殊的“蛋白屏障”如同自帶的防曬膜，可通過(guò)光學(xué)遮蔽作用阻擋多余強(qiáng)光，從源頭減少有毒物質(zhì)積累，高效保護(hù)光合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低能耗的主動(dòng)防護(hù)。

為驗(yàn)證成果的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)連續(xù)四年在多地開(kāi)展水稻田間測(cè)產(chǎn)試驗(yàn)，選用主栽稻花香品種進(jìn)行規(guī)模化種植。結(jié)果證實(shí)，上調(diào)MBS1蛋白表達(dá)后，水稻對(duì)強(qiáng)光、高溫的適應(yīng)性顯著提升，可以有效緩解田間逆境損傷，穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)效果十分顯著。

這項(xiàng)科研成果填補(bǔ)了植物前置光保護(hù)領(lǐng)域的理論空白，首次建立了蛋白相分離與植物光合調(diào)控的全新關(guān)聯(lián)，開(kāi)辟了植物高光適應(yīng)研究的新方向。此次發(fā)現(xiàn)的MBS1調(diào)控模塊，為高光效、抗逆高產(chǎn)作物育種提供了精準(zhǔn)分子靶點(diǎn)。在氣候變暖的大背景下，該成果為培育適配極端天氣的新型水稻品種、保障糧食安全，提供了極具價(jià)值的全新育種路徑，擁有廣闊的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。

來(lái)源丨央視

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