极端高温天气事件频发，对全球农业生产造成了严重威胁，尤其是对粮食产量和品质的影响尤为突出。

近期，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发现了水稻对抗高温的关键基因——QT12，研究成果在国际权威期刊《Cell》（《细胞》）上发表。

该研究首次揭示了水稻对抗高温的奥秘武器——基因QT12，该基因如同作物内置天然“空调系统”，调节水稻耐高温机制。这一研究不仅填补了作物籽粒品质高温耐受性领域的科学空白，还为全球粮食安全与农业可持续发展问题提供了重要理论依据和技术支持。

（低表达QT12协同提高籽粒品质和产量耐热性。图源：华中农业大学）

克隆首个品质与产量协同耐自然高温“基因开关”

近20年来，全球气候变化导致极端高温天气频发，严重威胁全球农业生产，对粮食作物产量和品质的影响更为突出。多国农业模型分析及统计数据表明，全球平均气温每升高1℃，将直接导致水稻产量减少6.6%–25%，同时伴随稻米品质的严重劣化，对世界粮食安全带来严峻挑战。

几个世纪以来，培育优质高产作物一直是农民和育种者的目标，但人们对高温促进垩白外观品质形成、食味降低的分子遗传基础认识非常有限。在这项研究中，经过长达10余年的灌浆期田间自然高温抗性种质的大量筛选和鉴定，研究团队利用自主研发的快速、高通量克隆作物重要农艺性状功能基因的RapMap方法（Zhangetal.NC,2021），从大田耐热水稻种质中克隆到首个调控品质耐高温的主效QTL基因QT12，该基因同时表现出优异的产量耐热性。

这一发现突破了传统温室筛选、苗期鉴定方法不能反映真实环境的局限，解决了长期困扰科学界的“耐高温表型难鉴定、耐高温基因难应用”的瓶颈问题。

攻克“高产不优质”的技术瓶颈

长江流域是我国第一大水稻主产区，种植面积和年产量均约占全国总量的三分之二，然而由于极端高温天气频发，给水稻稳产与优质带来了严峻挑战，QT12基因的研究为这一难题带来了突破性解决方案。

通过2023年和2024年武汉、杭州和长沙等长江流域极端高温下的大规模田间试验，低表达QT12基因在高温环境下表现出很强的耐热性：与野生型相比，CRISPR编辑的QT12基因突变株系在武汉、杭州和长沙的小区产量分别提升了92.5%、64.1%和54.7%，同时显著降低了稻米垩白率和垩白度，提升了稻米外观品质和食味品质；此外，QT12基因导入到杂交稻配组最多的主栽品种“华占”中的应用也取得了显著成效，高温下其结实率、单株产量和稻米品质均明显提升，导致小区产量分别增加了49.1%、77.9%和31.2%；改良品系的稻米储藏物质营养更加均衡、外观品质晶莹剔透、米饭食味性好，进一步验证了其在高温环境下优质、高产、抗高温的综合育种实力。

该研究成功打破了作物在逆境-生长与产量-品质之间的权衡瓶颈，为多位院士专家最近提倡的“绿色营养超级稻”育种提供了强有力的功能基因、优良种质等技术支撑，可有效保障国家和世界粮食安全。

目前，该科研团队已与多家国内龙头企业达成转化开发意向协议，以期更早将研发成果普遍应用于水稻育种实践。同时，该研究还得到了科技创新2030—生物育种重大项目、国家农业重大科技项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金联合基金重点项目、湖北洪山实验室等项目的支持。

新闻来源：央广网

记    者：叶家余

编    辑：卢婷婷

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