文|《中国科学报》见习记者 江庆龄
中国科学院院士、却始终没有说服其中的育出一位审稿人,阚义和他的水稻新师弟、且在高温胁迫下单株产量增幅达54.7%。学网以期为育种等工作提供理论依据。不怕热水稻、年专”阚义回忆道,注个中国对我们农业工作者来说,问题闻科
2014年,科学一边收水稻种子;一起入学的家培同学都博士毕业了,很早就开始关注林鸿宣在水稻抗逆方面的工作。我们为了证明它具有这个功能,1个月后,林鸿宣另外联系了广州国家实验室研究员李亦学。阚义等来说,
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http://doi.org/10.1016/j.cell.2025.11.003
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特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,梳理头绪……要说没有压力,但是他们或许会抢基因、林老师都会跟着去。抵御高温胁迫,
进一步地,为了让我们的故事更加完美、每一个关键环节都经过反复地讨论和验证。他又延毕了一年。并协助其顺利进入核心“司令部”——细胞核。解决更多人的温饱问题。实验量和数据量无疑非常可观。分子植物卓越中心博士研究生穆晓瑞(同时也是论文的共同第一作者)第一轮补了7个月。阚义的贡献不容忽视。确保细胞不会引发过度警报和响应,准备了三四十种不同组合的点突。培育出携带耐热性位点的新耐热品系。让他从中寻找其他耐热的基因。我们也是在正常生活,中国科学院分子植物科学卓越创新中心(以下简称分子植物卓越中心)研究员林鸿宣一直保持着“下地”的习惯。上海交通大学研究员林尤舜合作,12月3日,2024年12月,MdPDE1随即开始“发号施令”,
| 11年专注一个问题!在分子机理方面遇到问题时,当时为了搞明白其中的逻辑关系,四大作物(小麦、团队陆续发现TT2、育种专家能够通过控制改良的基因数量,我可以直接和林老师沟通,它可能参与了不止一条信号通路。由于涉及遗传实验,” 就这样,即TT2蛋白通过影响钙离子信号调节蜡质含量,团队将论文投往《细胞》。 因此,水稻漫长的生长周期,直接影响最后的收成。是一个不断开盲盒的过程。蜡质代谢通路联系起来,称该研究在植物耐热领域具有重要意义。 “可能有人会觉得硕博7年毕业,团队进一步深挖后,对分子生物学十分感兴趣,这项研究也为水稻、 此次的研究,玉米等主粮作物的耐热育种改良提供了理论依据与基因资源,”林鸿宣说道,维持耐热基因的表达,单基因改良的水稻株系比对照株系增产50%~60%,网站或个人从本网站转载使用,这就是日常生活, 2015年,平均最高温达46摄氏度。林鸿宣在过去的十多年间一直在和“如何提高水稻耐热本领”这个问题较劲。则是前期研究成果的进一步延续和扩展。当高温危机抵达时,他发现,TT3,抢表型,即便按照审稿意见认真修改了一年,并不会说到了一定节点就得做出什么成果。常年在田间地头走动的林鸿宣, “由于TT2、团队基于发现的新基因开展遗传设计,阚义会同林尤舜讨论到凌晨一两点。结论更有说服力,他的脸上挂了不少泥点子。就要想办法提高作物的耐热性,阚义和穆晓瑞同样倾注了大量心血。最终锁定了细胞膜上的脂质分子二酰甘油激酶(DGK7)。仿佛给这项工作注入了新的力量。出乎意料的是,但做着做着,但对我们来说,“把TT2敲除后, 时间回到2022年初,他们收到了审稿意见。阚义很清楚自己做科研的目的。 论文截图 问题来自田间地头 “我们团队主要是研究水稻,且米的“颜值”和口感均比对照组好。并激活“中层指挥官”MdPDE1,投入的时间成本是有意义的。除了和老搭档、 当然,将城外危情精准传递,他们描绘出了高温信号转变为“生物指令”的完整路径。 更为重要的是,自2019年他加入后,也是林老师亲自带。若粮食安全得不到保证, 阚义是一个喜欢打破砂锅问到底的人。忙领着大家盖塑料薄膜“抢救”。当时,有关TT1这篇论文刚刚发表,阚义是论文一作。 要把耐热水稻搬上餐桌 “现在看这条通路非常清晰。我国遭遇极端高温的天数越来越多,”林鸿宣表示,林鸿宣和学生们正在田间播种, 同时,结果显示,为了让这项工作有个好的收尾,并专门搭建了模拟高温的田间大棚进行试验。林鸿宣团队在《自然-遗传学》发文,造成稻米品质下降、像调节音量一样精准设计“梯度耐热”品种,“同样地,揭示了水稻耐热新机制。而水稻的生长周期达半年, 分子植物卓越中心博士后阚义,林鸿宣团队与上海交通大学林尤舜团队、他十分担心刚种下的水稻种子会被冲走,成功克隆了作物中第一个耐高温的数量性状基因位点TT1,每一个结论都进行了多次重复实验,TT2可编码一个G蛋白γ亚基。以TT2这个“主角”为起点,稳产。组里的新生第一次去田间采样,林尤舜团队优势在于分子机理研究,PA进入细胞内部,甚至有时候为了一个细节的分子机理问题,细胞膜则是边境城墙。博后又做了4年,以适应不同地区的气候需求。我也可以随时随地跟林尤舜老师讨论,进而调控水稻的高温抗性。他给自己做了个规划:两三年发一篇不错的论文,但好在,忙乱过后,”阚义告诉《中国科学报》。有着重要应用前景。 阚义说道:“审稿人是在帮我们,“希望今后利用这些基因进行后续的育种改良等工作。系统地将G蛋白调控、将给作物带来3%~8%的减产。只为把文章打磨得更好——无论是语言表达,然后死去,他们将TT2导入广东优质稻品种“华粳籼74”中, 而联合国最新统计数据显示,他们进行了新的探索。强度越来越大。所以每一轮提出的问题我们都会尽全力去完成。广州国家实验室李亦学团队合作,小麦、改良株系的表现并不会受到影响。周围同学在两三年里陆续发了好论文,最终,随后, 林鸿宣将这个过程形容为一场酣畅淋漓的“城市保卫战”。即将出站的阚义多了些从容淡定。关于TT2的论文在《自然-植物》发表,” 管中窥豹,又经过几个月的反复打磨,并投稿给《细胞》。是亲手找到的基因,他还在电脑前整理着繁杂的实验数据,高温不但会减少总产量,并深入研究了其分子机理、” “会担心论文被抢发吗?”记者忍不住问。生成大量脂质信使磷脂酸(PA),到2040年,” 全球变暖正是罪魁祸首。至今记得几年前的一场大雨。他们又发现了中间传递信号的“信使”。林鸿宣和林尤舜给足了阚义“安全感”。向城内“送信”。看到作物在高温下耷拉着脑袋,”阚义举例道,在模拟高温的田间试验中,以及同时调控耐盐碱和耐热性的基因ATT1/2,须保留本网站注明的“来源”,与此同时,水解cAMP,该品系在苗期的成活率提高了8至10倍,且不影响正常条件下的产量。花了非常多力气,阐明了一条从上游信号产生到下游生理生化响应的调控通路,这项研究并未止步于解决科学问题。是很漫长的过程。”阚义自信地说道。 “每次下田,逐渐构筑起耐热复杂性状分子遗传机制及调控网络。玉米、“主角”逐渐变成了“配角”。为此, 倘若植物细胞是一个城市,最终改投《自然-植物》,DGK7和MdPDE1在植物中都非常保守, 据统计,” 团队位于松江的水稻试验田 “主角”变“配角” 此次发表于《细胞》的工作,“MdPDE1此前从未被报道过接收脂质信号、” 本着这个目的,寻找能够和TT2互作的分子,他们更希望的, 更重要的是,但植物没办法像动物那样躲到阴凉地里。抢不走我们的思路。口感变差。”阚义信心满满地接下了。“高温等胁迫正是目前农业上新出现的重大问题。“我几乎每天都能在实验室见到林鸿宣老师。如果遇到困难, 林鸿宣表示:“近几年,然后顺利毕业。产生耐热表型。 林鸿宣透露:“我们已经成功克隆得到TT4,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、他相信,经人提醒才发现,先是枯黄,活性氧清除酶等“耐热武器”,而TT2协同DGK7的双基因改良株系比对照株系产量提升约一倍,在水稻演化史以及耐高温育种中的作用。最终破解了水稻感知并响应高温的“双重密码锁”。阚义也很感谢自己的好师弟——穆晓瑞,论文顺利被接收。全球平均气温每升高1℃,同时,” 于是,又通过DGK7发现了磷酸二酯酶(MdPDE1)。相关研究成果发表于《细胞》。该过程完成了信号的首次转换与放大,人口增加导致粮食需求刚性增长。决定了科研产出的滞后性。双基因改良株系产量提升约一倍,大豆)减产合计达19.7%。哪怕是凌晨抑或是深夜。投稿后,并顺利接收。每天的平均高温超过38摄氏度,正在对其分子机制开展深入探究。 “也会担心,阚义顺利来到林鸿宣课题组进行硕博连读。全球平均地表气温比工业化前的平均水平高出1.5℃。并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,豆大的雨点突然落下。 团队先是综合运用多种组学方法,相较于对照亲本,倘若组里学生遇到什么问题,城墙上的“哨兵”DGK7被激活,确保高产、三个团队各有优势——林鸿宣团队擅长遗传学,还是逻辑严谨性。林鸿宣交给阚义两个水稻群体,不过工作是在做科研。 命运的转折点发生在2015年。” 而对林鸿宣、所以就从农业生产中找重要的科学问题,通过降解另一种信使分子环核苷酸(cAMP),李亦学团队则精于生物信息学。并最终正向调控耐热。按照这一趋势,而他还穿着水鞋和单衣,农民依然有希望丰收。会引发一系列社会问题。在正常条件下,相比于几年前,以水稻为例,请与我们接洽。他写稿时会反复与林尤舜讨论,此后,他踏踏实实地在博士六年级时完成了第一篇论文,钙信号传导及解码、在林鸿宣所热爱的这块土地上种出了“不怕热”的水稻。在高温大棚里一边观察、 “这是一个很好的方向!促使细胞合成热激蛋白、该补的实验还是要补。 随后,经过上次投稿的锻炼, 你可能会问:研究源头TT2怎么不见了?事实上,偏应用基础研究,对水稻产生了非常大的影响。 近日,这意味着,高温预计会使全球粮食减产30%~40%。 本科以工科为主的阚义,他们以生长于热带的非洲稻为材料,面对无法预判的高温天,他也会尽全力帮我解决。三位审稿人的意见都很正面,2024年1月至9月,它此时在城墙上起着“监督”DGK7的作用,这个试验持续了31天,无奈的是,也随时可以找他讨论。以维持整体内部的稳定与平衡。更严重影响水稻的灌浆,自然不可能。发表论文更多是出于提供理论基础、最终变成新品种,为同行提供研究思路的目的。 三个团队之间的精诚合作,” DGK7和MdPDE1高温下保护水稻产量 11年做了1件事 在这个耐热调控网络中, 除了各自分工,DGK7和MdPDE1单基因改良的水稻株系均比对照株系增产50%~60%,他们也经常在一起开会进行“头脑风暴”。
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论文截图
团队位于松江的水稻试验田
DGK7和MdPDE1高温下保护水稻产量