立夏已过,高温天气对水稻生产构成严峻挑战。高温不仅导致水稻减产,还会显著降低稻米的外观品质和口感。近日,浙江省农业科学院的研究人员取得重要突破:他们发现通过抑制水稻中的一个调控基因,可以显著提升水稻在高温下的品质稳定性。这一“耐热基因”有望通过基因编辑技术应用于水稻品种改良,为应对全球气候变暖背景下的粮食安全提供新思路。
稻米品质的核心指标包括直链淀粉含量,它直接影响米饭的“颜值”和口感。浙江省农科院病毒学与生物技术研究所研究员朱英介绍:“优质稻米的直链淀粉含量应占总淀粉的17%至25%。”然而,高温会抑制直链淀粉合成酶的活性,导致直链淀粉含量下降,使稻米变得暗淡、口感变差。因此,一些对高温敏感的优质粳稻品种在正常温度下可产出优质稻米,但在高温环境下品质大幅下滑。
研究发现,南方广泛种植的籼稻普遍比北方的粳稻更耐热。朱英团队通过比较基因组学分析,发现籼稻基因组中存在多个可改良粳稻耐热性的遗传位点,目前正在对这些“耐热基因”进行精细定位和分离。另一方面,团队在水稻中鉴定出一个关键的调控基因,该基因在高温下会加速灌浆过程,但同时也抑制了直链淀粉合成酶的活性。通过降低该基因在种子中的表达水平,可以减缓灌浆速度,维持直链淀粉合成酶的活性,从而确保高温下直链淀粉含量的稳定。
朱英表示:“许多优质水稻品种是高温敏感的粳稻,耐热性是其‘短板’。发现这一调控基因后,我们可以通过基因编辑技术(如CRISPR/Cas9)精准降低该基因在胚乳中的表达,从而培育出既优质又耐热的水稻新品种。”这一策略不仅有望提高水稻在高温下的产量和品质,还可减少因气候变暖导致的粮食损失,对保障全球粮食安全具有重要意义。