能保护作物花粉的“防冻开关”找到
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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