午間的強(qiáng)光，是農(nóng)作物生長(zhǎng)的“雙刃劍”，看似充沛的光照能滋養(yǎng)作物，卻會(huì)引發(fā)“光合午休”現(xiàn)象，造成產(chǎn)量大幅損耗。作物“午休”的機(jī)制是什么？如何克服“午休”及由此帶來(lái)的產(chǎn)量損失？一直是困擾科學(xué)界的難題。

　　6月18日，中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室李家洋院士團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家單位，在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》在線(xiàn)發(fā)表研究成果，首次發(fā)現(xiàn)植物可通過(guò)蛋白凝聚體為葉綠體搭建動(dòng)態(tài)“天然防曬屏障”，解鎖了全新主動(dòng)光保護(hù)機(jī)制。研究由國(guó)家生物育種重大專(zhuān)項(xiàng)及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持完成，是我國(guó)在作物高光效基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得的一項(xiàng)原創(chuàng)性重大成果。

　　扎根田間地頭，與普通農(nóng)民看上去別無(wú)二致，把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地?？蒲袌F(tuán)隊(duì)在海南、北京和黑龍江等地連續(xù)進(jìn)行了四年大田試驗(yàn)，充分驗(yàn)證了這一機(jī)制的應(yīng)用價(jià)值。團(tuán)隊(duì)以主栽?xún)?yōu)質(zhì)稻品種為試驗(yàn)材料，發(fā)現(xiàn)上調(diào)MBS1蛋白表達(dá)后，水稻抵御田間強(qiáng)光逆境的能力顯著增強(qiáng)，在不影響植株正常生長(zhǎng)發(fā)育的前提下，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

　　光照是植物光合作用的能量源泉，卻也是潛在的“傷害源”。大田環(huán)境中，強(qiáng)光往往與高溫、干旱疊加形成復(fù)合逆境，過(guò)量光能會(huì)導(dǎo)致作物正午光合效率下滑。這一瓶頸制約著農(nóng)作物產(chǎn)能提升。

　　傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，強(qiáng)光誘發(fā)葉綠體內(nèi)產(chǎn)生的單線(xiàn)態(tài)氧，造成光系統(tǒng)Ⅱ及葉綠體結(jié)構(gòu)損傷并觸發(fā)防御反應(yīng)，即先受損再啟動(dòng)保護(hù)，是典型的事后補(bǔ)救，反應(yīng)慢、耗能大。

　　此次研究成功解鎖了植物的“智能防曬密碼”?？蒲袌F(tuán)隊(duì)依托核磁共振結(jié)構(gòu)解析、超分辨顯微觀測(cè)、光學(xué)模擬等前沿技術(shù)，鎖定了核心調(diào)控蛋白MBS1。研究證實(shí)，當(dāng)遭遇強(qiáng)光脅迫時(shí)，MBS1蛋白可精準(zhǔn)捕捉單線(xiàn)態(tài)氧信號(hào)，在葉綠體外膜動(dòng)態(tài)組裝形成特殊蛋白凝聚體。

　　與傳統(tǒng)“受損后修復(fù)”的生化防護(hù)模式不同，這些蛋白凝聚體如同一層自適應(yīng)、可開(kāi)合的“智能防曬膜”，緊密包裹在葉綠體表面，通過(guò)光學(xué)散射、遮蔽作用弱化強(qiáng)光透射，從源頭減少單線(xiàn)態(tài)氧的過(guò)量生成，避免光合系統(tǒng)損傷。

　　多位國(guó)際審稿專(zhuān)家對(duì)該成果給予高度評(píng)價(jià)，認(rèn)為這是作物光合改良領(lǐng)域的標(biāo)志性突破。研究創(chuàng)新性打通了活性氧感知、蛋白相分離、亞細(xì)胞光學(xué)調(diào)控與田間作物產(chǎn)能的關(guān)聯(lián)鏈路，填補(bǔ)了傳統(tǒng)植物逆境生物學(xué)的理論短板，從基礎(chǔ)機(jī)理創(chuàng)新到田間應(yīng)用驗(yàn)證形成完整研究閉環(huán)，兼具重大的學(xué)術(shù)創(chuàng)新價(jià)值與廣闊的轉(zhuǎn)化前景。

　　專(zhuān)家認(rèn)為，在全球氣候變化、極端天氣頻發(fā)的當(dāng)下，這項(xiàng)成果為高光效、抗逆高產(chǎn)作物育種開(kāi)辟了全新賽道，提供了精準(zhǔn)可靠的分子靶點(diǎn)與育種思路，對(duì)提升農(nóng)作物氣候適應(yīng)能力、穩(wěn)定糧食產(chǎn)能、筑牢國(guó)家糧食安全防線(xiàn)，具有十分重要的科學(xué)價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

　　從精準(zhǔn)設(shè)計(jì)“一粒種子”，到為莊稼裝上“抗冷保險(xiǎn)”，再到如今成功破解作物“午休”奧秘，我國(guó)科研人員勇攀高峰，為保障國(guó)家糧食安全不斷作出科技新貢獻(xiàn)。

　　“在精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種領(lǐng)域，我們?nèi)〉昧烁采w理論、技術(shù)、產(chǎn)品的全鏈條體系化突破。”中國(guó)科學(xué)院院士李家洋介紹，“十五五”期間，我們將進(jìn)一步聚焦高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的重大品種創(chuàng)制研究，包括基礎(chǔ)理論前沿、關(guān)鍵核心技術(shù)的突破，使中國(guó)躋身國(guó)際引領(lǐng)地位。

　　策劃：陳芳

　　統(tǒng)籌：吳晶

　　記者：胡喆、古一平

　　新華社國(guó)內(nèi)部出品