研究团队通过对机制的进一步研究,发现在TT3基因位点中,存在两个"拮抗调控"水稻高温抗性的基因TT3.1和TT3.2,这两个基因通过相互制衡,来调控水稻的高温抗性。
叶绿体是植物光合作用的场所。研究发现,在热胁迫下,TT3.2的积累,造成叶绿体损伤。而在高温诱导下,TT3.1的蛋白定位会发生改变,从细胞表面转移至多囊泡体中,通过招募TT3.2叶绿体前体蛋白,进行液泡降解,减少成熟的TT3.2蛋白在叶绿体中的积累,从而实现在高温胁迫下对叶绿体的保护,提高水稻的高温抗性。
TT3.1-TT3.2遗传模块调控抗热与产量平衡的分子机理。(中科院分子植物科学卓越创新中心供图)
"我们的研究结果表明,TT3.1可能是一个潜在的农作物高温感受器,同时也阐明了叶绿体蛋白降解的新机制。研究发现的TT3.1-TT3.2遗传模块,首次将植物细胞质膜与叶绿体之间的高温响应信号联系起来,这揭示了崭新的植物响应极端高温的分子机制。"林鸿宣说。
业内专家认为,今后,可借助分子生物技术方法,将这项研究发掘的抗高温新基因TT3.1/TT3.2,应用于水稻、小麦、玉米、大豆以及蔬菜等农作物的抗高温育种改良中,提高不同作物品种的高温抗性,维持其在极端高温下的产量稳定性,这对于有效应对全球气候变暖引发的粮食安全问题具有重要意义。