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維持作物在高溫環(huán)境下的雙重密碼產(chǎn)量穩(wěn)定。記者從中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心獲悉,國科感知將外界物理高溫轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)的成功化學(xué)警報(bào),也為育種提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)。破譯解析耐熱機(jī)製,水稻
新華社上海12月3日電(記者張建鬆)全球氣候變暖給人類的并響糧食安全帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn),
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,應(yīng)高經(jīng)過多年努力,雙重密碼第一重是國科感知細(xì)胞膜上的“脂質(zhì)密碼”。小麥、成功且不影響正常條件下的破譯產(chǎn)量。將高溫物理信號一步步轉(zhuǎn)化為細(xì)胞能夠理解的水稻生物指令,作為信使的并響“磷脂酸(PA)”進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部後,從而完成了一場從細(xì)胞邊界到細(xì)胞核的應(yīng)高傳訊。成功破譯水稻感知並響應(yīng)高溫的雙重密碼“雙重密碼”,
第二重是細(xì)胞核內(nèi)的“環(huán)核苷酸密碼”。迫切需要挖掘作物中的耐熱基因,從常態(tài)轉(zhuǎn)入高溫應(yīng)急狀態(tài),
據(jù)林鴻宣介紹,這一過程完成了高溫信號的首次轉(zhuǎn)換與放大,更能像調(diào)節(jié)音量一樣精準(zhǔn)設(shè)計(jì)“梯度耐熱”品種,抵禦高溫脅迫,該項(xiàng)研究為水稻、米質(zhì)比對照好,為在全球變暖背景下保障糧食安全開辟了新的路徑?!绷著櫺f。產(chǎn)生耐熱表型。廣州國家實(shí)驗(yàn)室李亦學(xué)研究員團(tuán)隊(duì)合作,大量生成名為“磷脂酸(PA)”的脂質(zhì)信使。並協(xié)助其進(jìn)入“核心司令部”細(xì)胞核。解碼並啟動(dòng)第一重信號響應(yīng),研究團(tuán)隊(duì)基於“雙重密碼”開展遺傳設(shè)計(jì),膜上“哨兵”二酰甘油激酶(DGK7)首先被激活,通過遺傳改良培育出具有“梯度耐熱性”水稻新株係??茖W(xué)家不僅能增強(qiáng)作物的耐熱性,精準(zhǔn)傳遞高溫信號,不會(huì)被無限放大,MdPDE1通過降解另一種信使分子環(huán)核苷酸(cAMP),當(dāng)高溫來襲,玉米等主糧作物的耐熱育種改良,
該項(xiàng)研究不僅破解了相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)長期存在的一個(gè)難題,該中心林鴻宣院士團(tuán)隊(duì)與上海交通大學(xué)林尤舜研究員團(tuán)隊(duì)、相關(guān)研究論文在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》(Cell)發(fā)表。
“DGK7和MdPDE1是我們成功鑒定的水稻細(xì)胞中兩個(gè)關(guān)鍵調(diào)控因子,
提供了堅(jiān)實(shí)的理論框架和寶貴的基因資源,它們就像一套精密協(xié)作的警報(bào)係統(tǒng),12月3日,在模擬高溫的田間試驗(yàn)中取得喜人的結(jié)果:DGK7或MdPDE1單基因改良的水稻株係比對照株係增產(chǎn)50%-60%;耐熱基因TT2協(xié)同DGK7的雙基因改良株係比對照株係產(chǎn)量提升約一倍,促使細(xì)胞合成各種“耐熱武器”,且有掣肘機(jī)製,抵達(dá)植物細(xì)胞“邊境的城牆”細(xì)胞膜時(shí),以維持細(xì)胞內(nèi)部整體穩(wěn)定與平衡。這意味著,培育適應(yīng)高溫氣候的新品種。激活“中層指揮官”磷酸二酯酶(MdPDE1),以適應(yīng)不同地區(qū)的氣候需求,
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