科學家發現抗高溫基因水稻“高溫不死”還能增產

來源：生物谷作者：人氣：-發表時間：2015-08-19 10:38:00【大中小】

8月17日，國際頂級學術期刊《自然》（Nature）子刊發表的一篇論文顯示，中國科學家發現了一種新的植物抗高溫基因。但有違“常理”的是，該基因除了能使作物抗高溫，還能使其增產。這一研究論文的研究時間長達10年。

17日晚，標題為《在水稻、番茄中過表達類激酶受體基因ERECTA會提高其抗熱性》的論文，在線發表在國際頂級學術期刊《自然·生物技術》（Nature Biotechnology）上。

該論文顯示，當高表達ERECTA基因（簡稱“ER基因”）時，水稻、番茄對高溫抗性明顯增強。基因高表達指的是經人為操控，該基因在細胞內多次發揮作用，超過原有水平。

何祖華是中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所的研究員，他帶領的研究團隊與其他合作者完成了這一研究。

18日上午，何祖華告訴澎湃新聞（www.thepaper.com），ER基因高表達后，植物細胞像是涂了“防曬霜”，高溫條件下，細胞的壽命延長了。他們還發現，這些抗逆植物生物量增加，增產潛力提高，而這有違“抗逆植物往往矮小”的“常理”。

“抗逆和產量往往二者不可兼得”，何祖華介紹說，過去，很多實驗室的研究經驗表明，植物抗性能力的提高，往往以犧牲產量為代價，抗高溫能力是植物抗性的一種。

但令人驚喜的是，ER基因是個例外。它除了能增強植物的抗高溫能力，“高溫不死”，還增強了植物的生長量和抗旱能力，正常氣溫下，不減產，高溫條件下，產量優勢明顯。

何祖華解釋說，ER基因能促進植物細胞數量增多，細胞體積增大。8月份，正是水稻的抽穗期，高溫天氣，會造成大幅減產。但ER基因高表達的植株，不但不減產，還會增產。

在夏季，研究人員在武漢、上海等多地實驗，溫度高達40℃，普通番茄已經枯萎，但高表達ER基因的植株依然生命力頑強。

論文顯示，“高溫不死”的原因是，ER基因表達成的蛋白，能夠使植物細胞即使在高溫條件下也繼續保持完整，存活率提高，但為什么能達到這一效果，機制尚不清楚。

此外，何祖華介紹說，實際上十幾年前，ER基因已經被科學家發現，但一直不清楚它在植物逆境反應中的確切功能。他帶領的團隊，在研究不同生態類型的擬南芥時，發現了ER基因與植物抗高溫能力的關系。

隨后，研究人員以番茄和水稻為研究材料，在其中高表達擬南芥的ER基因，他們發現，實驗材料抗高溫的能力顯著提高了。“花了三年的時間, 我們在國際上率先完成了這一實驗，而這一實驗結果，也說服了國際審稿人，論文才得以發表。”何祖華說。

目前，已有研究團隊根據這一研究成果，開始在玉米、蔬菜等中尋找高表達ER基因的植株，以培育抗高溫能力強的作物新品種。

但何祖華強調，除了ER基因，植物還有其他的抗高溫基因，它們可能共同起作用。未來，研究人員希望找到天然高表達ER基因的植株，進行品種選育和研究。


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