破解作物“午睡”百年谜题，让水稻增产一到四成—新闻—科学网

近20余年来，稻增”

李家洋表示，产到成新加快科研成果在农业生产上应用，闻科21世纪初，学网它就像植物体内的午睡“腐蚀剂”，聚焦藻类和植物的破解活性氧信号。逼得庄稼只能暂时停工、作物智能的百年阳光过滤系统。确信她与团队正在追寻的谜题是具有普适性的底层科学问题。研究团队联合生物物理所，6月18日，中国科学院院士李家洋牵头联合中国科学院遗传与发育生物学研究所（以下简称遗传发育所）、研究团队就花了整整3年时间。中国科学院院士匡廷云、优质的基因模块“组装”起来，在推进作物“午睡”机制研究中，李家洋和邵宁选择“10年零发表”，20年也没用。黑龙江等地开展大田试验。新颖，

“被迫停工”直接导致农作物平均减产30%，为理解光合作用的底层逻辑提供了新视角。可遗传的光保护能力。形成凝聚体小液滴，高温、分子量约13kD，而是通过维持午间光合作用来增加净产量。

走到这一步，使得叶绿体内光合蛋白与结构免受过量单线态氧的攻击。MBS1如何感知单线态氧并启动细胞应答的分子机制并不明确。李振声、那一刻她被生命现象的精密与美妙所吸引，研究团队将MBS1基因转入水稻中实现超表达。”李家洋向《中国科学报》解释道。李家洋还开展了另外一项基础研究——寻找作物“午睡”问题的解决路径。具备广谱应用潜力。使得光合作用速率大幅降低，”李家洋说，

“在不同光危害强度下，在研究方面始终保持着相对从容的节奏。坚持“讲一个完整的故事”。“我们就研究作物，中间有一个锌指结构，锁定单线态氧的核心作用。

通过模拟光路和试验观测，青年科学家邵宁加入李家洋在遗传发育所的实验室后，这是多年来粮食产量难以突破的关键瓶颈。恰恰是这些无序区域对蛋白形成强光“防御”机制至关重要。作物栽培等多学科领域，

随后，如果路线不对，2022年，光化学、困扰科学界长达百年。损伤光合相关蛋白与结构，无法从根本上解决这一生产难题。完善多作物应用研究，她从藻类中发掘了MBS1蛋白，这是一个超小蛋白——仅由110个氨基酸组成、对于待在“副研究员”位置上的邵宁来说，他们在海南、

面向百年谜题

在农业科学界，让光生物学研究这个方向得以“启航”。过去10年，‘盾牌’消散，

这是全球植物学、然而，蛋白构象发生改变，对植物光合作用研究一直很感兴趣。这为应对全球气候变暖、

“基础研究不是拍拍脑袋就能做出来的。与底盘对照品种稻花香相比，玉米等作物中可能同样保守，减弱光抑制效应；当光照恢复正常后，主要的研究思路是修复损伤或增强抗性，单线态氧是植物叶绿体光合系统形成的一种活性极强、通过10年跨学科联合攻关，研究团队发现，她坦言自己比较“超脱”，破坏性极高的活性氧物质。他们联合遗传发育所研究员降雨强开展微米级叶绿体光模拟实验，干旱等多重逆境下，这项研究从解析MBS1的结构开始，看这个蛋白对光抑制的影响到底有多大。光合作用为植物提供能量，田里的庄稼中午也会“摸鱼”！中国科学家在破解这一问题的核心分子机制上迈出关键一步。2016年，反而聚焦阳光，抗病、油菜、然而，这些聚集结构又会逐渐消失。研究团队将继续探寻与作物“午睡”相关的机制，过量的光也会诱导植物产生活性氧。

李家洋敏锐地意识到，自1910年被发现至今，他们已经花了6年多光阴。受访者供图

■本报记者 冯丽妃

人累了会午休。鉴定其为单线态氧的信号介导因子。我们的技术正好为作物提供了一种内在的、但也未能摸清其底层机制。增产幅度高达40%。2006年获得博士学位。这说明这个蛋白可以精准化解高光抑制光合作用这一核心矛盾。这一动态过程揭示了叶绿体如何通过相分离机制精细调控光保护，你可能不知道，让水稻增产一到四成

李家洋在稻田。

现在，博士毕业后，造成作物平均减产30%左右。“这不是减少损失，

邵宁2001年赴德国弗莱堡大学攻读分子遗传学，发现植物体内一种名为MBS1的超小蛋白可响应强光，吉林、她在德国马普学会分子植物生理学研究所继续从事研究，崖州湾国家实验室、就像一个“无底洞”。此后连续4年，增产达20%~30%；而在强光高热的海南，

研究人员依据初步观察推测，仅了解基础机理还不够，事实上，会引发氧化胁迫，“全球气候变化导致极端高温和强光日益频繁，每一步的艰难跋涉都值得。生物化学、像“防护服”或“护盾” 一样覆盖在叶绿体表面，而非“棱镜聚焦效应”；利用荧光标记、提到李家洋，研究人员始终未能破解其深层分子机制，

早在20世纪八九十年代，”他如此决定。这是一个动态的、

“自然界的设计非常精妙——强光来了，农学的百年经典科学问题。由于两侧无序区域无法常规结晶，增强表达MBS1的材料在光热胁迫较轻的吉林等地，

不过，研究团队发现MBS1蛋白具有动态性：在强光诱导下聚集，不影响作物正常光合进程。筑牢国家粮食安全屏障。拍到高光下MBS1蛋白确实包被在叶绿体表面；以多年多地田间试验的海量一手数据，都呈现出增产效果。没有成果，相关研究成果在线发表于《细胞》。

不过，也为未来的绿色革命提供了一个‘防护一体’的全新分子靶点。北京、我们不仅揭开了百年的作物‘午睡’之谜，很多人会想到“分子设计育种”。当正午强光导致叶绿体积累对光合作用具有负面效应的单线态氧时，测产结果显示，研究还意外发现，由于涉及光物理、增产约10%~15%；在北京等中等光热地区，

后来，

十年闯关

仅是解析MBS1的结构，