北京时间2025年12月3日，中国科学院分子植物科学卓越中心林红轩院士团队与上海交通大学林友顺研究员团队、广州国家实验室李一学研究员团队合作，在国际学术期刊《Cell》上发表了题为“One Step Decoding Mechanism For Plant Heat Sense In Planting Linking Lipid Fat Remodeling a Nuclear Signaling Cascade”的研究论文。这一结果打破了水稻传感和高温响应的双重密码锁，揭示了植物中顺序主动、协调的串联热信号传感机制。通过对这一机制进行基因改良，可以培育出具有耐热梯度的水稻新品种，培育出耐高温分子育种，为全球变暖导致的粮食减产提供新的解决方案。 TT2-DGK7-MDPDE1 热信号网络。本文图片均由中国科学院分子植物科学卓越中心提供。破解“双重密码锁”：高温袭来时，从细胞膜到细胞核的通讯，细胞如何“看到”和“反应”？高温会引发细胞膜成分的变化并引发“膜脂质重塑”。然而，这种变化如何被细胞“识别、转化和解释”仍然是一个未解之谜。经过多年的努力，研究团队成功识别出Rice的两个主要调控因子——DGK7（二酰甘油激酶）和MDPDE1（磷酸二酯酶）。它们就像是一套精确协调的“报警系统”，将高温物理信号一步步转化为细胞能理解的“生物指令”，完成一次从细胞边界到细胞核的“通讯”。这一发现系统地链接了从细胞膜开始的整个过程核信号级联的新脂质重塑，解决了该领域长期存在的问题。第一个密码是细胞膜上的“脂质密码”。当“高温危机”到达细胞膜时，膜内的“哨兵”DGK7首先被激活，解码并释放第一个信号反应，产生大量被称为“磷脂酸（PA）”的脂质信使。这个过程首先完成信号的转换和放大，将外部的物理高温转化为细胞内部的化学警报。当这个警报（DGK7的磷酸化）开启时，它也会停止“军队管理”G蛋白，它起到强有力的刹车作用，确保细胞不会触发过度的警报和反应，以维持整体内部的稳定和平衡。第二级是细胞核中的“环核苷酸密码”。 PA作为信使进入细胞，准确发送高温信号，激活“中枢指挥部”r”MDPDE1，并帮助其正常进入主总部（细胞核）。MDPDE1通过减弱另一个信使分子cAMP（环核苷酸）来维持耐热基因的表达程序，促使细胞合成热休克蛋白、活性氧清除酶等“耐热武器”，使细胞从正常的“高温应急状态”切换，拒绝高温应激，产生耐热表型。 DGK7和MDPDE1在高温下保护水稻产量：随着全球气候变暖，持续高温可能直接威胁全球粮食安全的基础，高温会破坏作物的花粉活力，抑制籽粒灌浆过程，直接损害主粮产区的产量和品质。这是当今最严重、最直接的食品安全问题之一。因此，发现农作物的耐热基因、研究耐热机制、培育能够适应未来气候的新品种已成为农业科技领域的一项紧迫任务。破解机制为育种提供精准目标。研究团队基于DGK7和MDPDE1进行遗传设计，在高温模拟田间试验中取得了满意的结果：单基因改良水稻比对照品系增产50%-60%；而TT2和DGK7双基因改良品系的产量约为对照品系的2倍，且在正常条件下不影响产量的情况下，稻米品质优于对照品系。松江水稻试验田培育出梯度耐热水稻新品种。这意味着科学家们不仅可以提高耐热性不仅针对农作物的需求，还精准设计“梯度耐热”品种，以适应不同地区的气候需求，在高温环境下保持作物稳定产量。由于机制的保守性，该研究为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种和改良提供了坚实的理论框架和宝贵的遗传资源，将为全球变暖背景下确保粮食安全开辟新的路径。 特别声明：以上内容（如有则包括图片或视频）由自媒体“网易号”平台用户上传发布。本平台仅提供信息存储服务。 注：以上内容（包括图片和视频，如有）由网易HAO用户上传发布，网易HAO为社交媒体平台，仅提供信息存储服务。