12月3日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣院士团队联合上海交通大学林尤舜团队、广州国家实验室李亦学团队，在国际权威期刊《细胞》发表重要研究成果。该团队成功破解水稻感知与响应高温的“双重密码锁”，揭示了植物热信号感知的协同激活机制，并培育出梯度耐热水稻新株系，为应对全球变暖引发的粮食减产难题提供了新的解决方案。

全球气候变暖背景下，持续高温已成为威胁粮食安全的关键挑战。高温会直接损害水稻花粉活力，阻碍授粉与灌浆过程，显著降低产量和品质，削弱主粮产区生产潜能。挖掘耐热基因、解析耐热机制、培育适配气候的新品种，成为农业科技领域的迫切任务。

研究团队经过多年攻关，终于揭开了水稻“耐热”的神秘面纱。高温来临时，植物细胞膜会发生“膜脂重塑”，而这一物理变化如何转化为细胞的防御指令，长期以来是领域内的未解之谜。此次发现的DGK7（二酰甘油激酶）和MdPDE1（磷酸二酯酶）两个关键调控因子，如同一套精密协作的“警报系统”，完成了从细胞膜到细胞核的信号传递。

第一重“脂质密码”由细胞膜上的“哨兵”DGK7掌控。高温来袭时，DGK7率先被激活，大量生成“磷脂酸（PA）”这一脂质信使，将外界物理高温信号转化为细胞内的化学警报。同时，G蛋白扮演“监军”角色，像强力刹车一样约束DGK7的激活，避免细胞过度响应，维持内部稳定。

随后，PA作为信使深入细胞内部，激活“中层指挥官”MdPDE1并协助其进入细胞核，启动第二重“环核苷酸密码”。MdPDE1通过降解信使分子cAMP，维持耐热基因的表达，促使细胞合成热激蛋白、活性氧清除酶等“耐热武器”，让细胞从常态转入“高温应急状态”，有效抵御高温胁迫。

这一机制的破解为育种提供了精准靶点。研究团队通过遗传设计改良水稻并开展田间试验，获得喜人的结果：单基因改良的水稻株系比对照株系增产50%-60%；双基因改良株系产量提升约一倍，且米质优，正常条件下的产量不受影响。这意味着科学家可像调节音量般精准设计“梯度耐热”品种，适配不同地区气候需求，保障高温环境下的产量稳定。

由于机制的保守性，这项研究为水稻、小麦、玉米等主粮作物的耐热育种改良提供扎实的理论框架与宝贵的基因资源，为在全球变暖背景下保障粮食安全开辟了新的路径。

头图为水稻。受访者供图