华中农业大学日前透露，该校作物遗传改良全国重点实验室李一博教授团队新发现一种让水稻“不怕热”的关键基因，并解析了其调控水稻耐高温的机制，研究成果发表在国际学术期刊《细胞》上。

近年来，全球极端高温天气事件频发，已成为威胁粮食安全的重要因素之一。中国科学院西南生物多样性中心生物学博士刘耀文介绍，如何实现水稻在高温环境下稳产，培育抗高温新品种具有重大战略意义。

温度升高影响大米质量

这些年来，大家可能普遍有一种感觉，那就是餐桌上的米饭越来越好吃了，这并不是一种错觉。今年初，国际科学期刊《自然》发表了中国水稻研究所的一篇论文，其中证实，我国的水稻品质正在稳步提升。平均食味评分值已从2009年的74.9分提升至2023年的80.3分，米饭闻着更有香气，颜色洁白有光泽且更完整，食用起来也更加滑爽有嚼劲，软硬适中。这一分值的提升，离不开我国对于水稻研发、生产的持续投入。

虽然大米口感在提升，但科学家仍然有一大隐忧，那就是如何应对气候变暖对于粮食生产造成的影响。

社会上，有一些人觉得探讨气候变暖的影响为时尚早，甚至对此持怀疑态度，但气候变暖的影响很“现实”，水稻就是“受害者”之一。陕西师范大学科研团队此前在国际学术期刊《地球物理研究快报》上发表的一篇研究，揭示了大米质量变化与气候的关系。从1985年至2020年，我国的优质大米产出率总体呈现下降趋势，平均每十年下滑1.45%。无独有偶，日本的第一等优质米产出率也总体呈现下降趋势，在1996年至2010年期间，平均每十年下滑7.6%。

研究人员将稻米品质和气象因素如夜间温度、日间温度、日降水量、太阳辐射、云量、日间蒸汽压亏缺（可反映空气湿度）及二氧化碳浓度等情况进行了关联分析，发现相关性最高的是夜间温度。也就是说，夜间温度越高，大米品质越差，反之则越好，当夜间温度超过18℃时，优质大米的产出率会明显下降。

耐热基因可助水稻应对气候变暖

多国农业模型分析和统计数据显示，全球平均气温每升高1℃，将直接导致水稻产量减少6.6%至25%，同时伴随稻米品质的严重劣化。如何避免大米质量持续下降是一个摆在各国科学家面前迫切而严峻的课题。

基因决定性状，如果能找到水稻在被高温胁迫时的内部调节机制，针对性地改善水稻对高温的应对同时减少对水稻品质、产量的影响，那么就可以一定程度上解决水稻在气候变化中的生存难题。为此，我国多个科研团队一直致力于水稻抗热研究。

最新的一项水稻耐热研究来自华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室。与以往的温室筛选、苗期鉴定不同，该团队十余年来在大田中对水稻灌浆期这一对高温非常敏感且决定水稻质和量的关键节点，进行了大田耐热水稻筛选鉴定，最终找到一个可以对抗高温的主效QTL（数量性状基因）——QT12。

研究团队在武汉、杭州和长沙等长江流域典型水稻种植区进行了大规模田间试验。结果发现，低表达QT12基因可以让水稻很好地耐受高温环境，与没有改造的野生型水稻相比，接受基因编辑的QT12基因突变株系能让水稻产量提高54.7%至92.5%，与此同时，稻米的垩白率和垩白度均显著下降，外观品质和食味品质双双提升。

基因调控或是粮食稳产保质的关键

事实上，水稻的质量和产量受到多种因素的综合影响，仅仅应对高温胁迫远远不够，其他关于水稻的生物遗传、基因调控等研究还需持续。

随着近些年基因编辑技术的发展，给水稻改良提供了全新工具，突破了传统育种和杂交育种的限制。比如，2022中国农业科学院作物科学研究所在《科学》杂志上展示了一个水稻高产基因OsDREB1C的效果，该基因能够提高光合作用效率和氮素利用效率，比对照组的产量提高了30.1%至68.3%。同年，我国另一个团队在《科学》杂志上介绍的重要基因OsKRN2能使水稻产量增加8%，同时，该基因在玉米中的同源基因还能将玉米产量提高10%。

类似的研究屡屡出现，为科学界揭示了分子育种的强大优势，给新时代农业带来了希望。当然，对于改造后水稻品种的推广还需进行审慎研究，其植物分子特征、长期的遗传稳定性、环境安全和食用安全评价等都应接受长周期的检验。