全球气温不断攀升,严重威胁着农作物的籽粒品质和产量。然而,温度究竟是如何调控谷物品质的,又该如何实现作物品质与产量在耐热方面的协同提升,这些问题一直以来都没有明确答案。
在这项研究中,科研人员发现了水稻中的一个主要位点 QT12基因。这个基因可不简单,它会过度激活未折叠蛋白反应(UPR),进而破坏胚乳储存物质的平衡,对水稻籽粒品质的田间耐热性起到负面调控作用。
有趣的是,QT12基因的自然变异和 NF-Y 复合物之间会相互作用,形成一个天然的基因 “开关” 系统,通过这个系统来调节 QT12基因的表达,从而影响水稻的耐热能力。当温度升高时,NF-YB9/NF-YC10 与 NF-YA8 之间的相互作用会减弱,原本被 NF-YA8 抑制的 QT12基因就会被 “释放” 出来,导致水稻籽粒品质下降。
科研人员还通过大规模高温试验发现,较低的 QT12基因表达不仅能让水稻拥有更优的品质,还能让优质水稻的产量大幅提升,最高可达 1.31 - 1.93 倍。此外,研究人员从 NF-Ys - QT12中四个不连锁基因的共选变异里,鉴定出了两种性状调控单倍型(TRHs),它们在水稻亚种的耐热性分化中发挥着重要作用。
这项研究为我们深入了解水稻田间耐热性的机制提供了新的视角,也为打破作物在应对逆境时生长与产量、产量与品质之间的权衡困境,提供了一种具有概念验证意义的育种策略,为未来的农业发展带来了新的希望。

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