作物最怕开花时突然降温,短短几天低温就能造成大量减产。来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的科研人员,发现首个在作物开花结实期感知寒冷的小肽基因,揭开了它按需抗冷、减少损失的关键机制。这件作物自带的“智能抗寒衣”,如同一个灵敏的防冻开关,平时不启动,一遇低温就精准保护花粉确保结实,为应对气候灾害、保障粮食安全提供了新理论和宝贵的育种基因。相关研究成果3日在线发表于《自然》杂志。
近年来,全球气候波动加剧,“倒春寒”“早霜冻”“寒露风”等花期低温,每年给全球农业造成数十亿美元损失。仅2024年,我国就有1400万亩农作物因此受灾,直接经济损失256.2亿元。过去,育种家主要靠寻找耐冷品种进行杂交,选出的多是“全天候抗冷”基因,作物无论冷暖都在防寒,像大夏天还穿着厚棉袄,白白消耗能量,导致高产和耐冷很难兼得。
在这项研究中,科研人员历时8年攻关,在番茄里找到了一个“会看天气”的基因——RGF小肽。这种小肽平时几乎不工作,对生长和产量没有任何影响。可一旦遭遇低温,它就在花粉发育的关键时刻迅速“上岗”——从细胞里分泌出来的小肽,与细胞膜上的“信号接收器”结合,引发钙信号,精确指挥花药的“营养厨房”,把养分及时供给花粉,防止花粉被冻坏。“相当于天冷时,作物自己就能把一件轻便的‘防寒服’精准递送到花粉上,天暖了又自动收起,丝毫不浪费能量。”论文通讯作者、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员许操说。
田间试验表明,激活这个“智能开关”,番茄能挽回33.9%到52.2%的低温减产损失;在当前大面积种植的高产水稻品种中,也能挽回约18%的损失。这一机制正在向大豆、玉米等作物拓展,有望让更多主粮穿上同样的“智能防寒衣”。
《自然》同期配发评论,把这种小肽称为“隐藏的英雄”。审稿人评价,这是一项令人振奋的重大突破,从实验室机理一直贯穿到田间应用,为应对气候变化下的粮食安全提供了气候韧性农业的科技方案。
许操表示,这项发现让作物育种思路从“全天候硬扛”转向“按需防寒”,真正朝着“天暖时高产、天冷时稳产”的目标迈进,让粮食安全更有保障。
作物最怕开花时突然降温,短短几天低温就能造成大量减产。来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的科研人员,发现首个在作物开花结实期感知寒冷的小肽基因,揭开了它按需抗冷、减少损失的关键机制。这件作物自带的“智能抗寒衣”,如同一个灵敏的防冻开关,平时不启动,一遇低温就精准保护花粉确保结实,为应对气候灾害、保障粮食安全提供了新理论和宝贵的育种基因。相关研究成果3日在线发表于《自然》杂志。
近年来,全球气候波动加剧,“倒春寒”“早霜冻”“寒露风”等花期低温,每年给全球农业造成数十亿美元损失。仅2024年,我国就有1400万亩农作物因此受灾,直接经济损失256.2亿元。过去,育种家主要靠寻找耐冷品种进行杂交,选出的多是“全天候抗冷”基因,作物无论冷暖都在防寒,像大夏天还穿着厚棉袄,白白消耗能量,导致高产和耐冷很难兼得。
在这项研究中,科研人员历时8年攻关,在番茄里找到了一个“会看天气”的基因——RGF小肽。这种小肽平时几乎不工作,对生长和产量没有任何影响。可一旦遭遇低温,它就在花粉发育的关键时刻迅速“上岗”——从细胞里分泌出来的小肽,与细胞膜上的“信号接收器”结合,引发钙信号,精确指挥花药的“营养厨房”,把养分及时供给花粉,防止花粉被冻坏。“相当于天冷时,作物自己就能把一件轻便的‘防寒服’精准递送到花粉上,天暖了又自动收起,丝毫不浪费能量。”论文通讯作者、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员许操说。
田间试验表明,激活这个“智能开关”,番茄能挽回33.9%到52.2%的低温减产损失;在当前大面积种植的高产水稻品种中,也能挽回约18%的损失。这一机制正在向大豆、玉米等作物拓展,有望让更多主粮穿上同样的“智能防寒衣”。
《自然》同期配发评论,把这种小肽称为“隐藏的英雄”。审稿人评价,这是一项令人振奋的重大突破,从实验室机理一直贯穿到田间应用,为应对气候变化下的粮食安全提供了气候韧性农业的科技方案。
许操表示,这项发现让作物育种思路从“全天候硬扛”转向“按需防寒”,真正朝着“天暖时高产、天冷时稳产”的目标迈进,让粮食安全更有保障。
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