高温、盐碱地、病虫害……这些对于水稻而言都是“逆境”。一般来说，水稻的强抗逆性和高产量，“鱼和熊掌不可兼得”。
近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心林鸿宣团队与上海交通大学林尤舜团队合作，在盐碱人工试验田种植的水稻株系，不仅没有减产反而长势喜人，与对照株系相比，单位面积增产约77%-100%。
他们在国际上首次提出了一个新概念——当水稻体内的赤霉素调控到最佳中等水平，可同时提高水稻的碱-热抗性和产量。这为育种家培育“高产高抗”作物提供了重要的理论依据，同时也为盐碱地的开发利用提供了新策略。
北京时间2025年1月30日，这一研究成果发表在国际权威学术期刊《自然》上。
[培育高产高抗作物是当务之急]
赤霉素是一种植物激素，曾引发农业“绿色革命”。上世纪60年代，对于容易倒伏的高秆水稻和小麦，育种家通过调控赤霉素的浓度或信号，实现半矮秆育种，增强了抗倒伏性，从而大幅提高谷物产量。此后，半矮秆品种在全球广泛种植，在一定程度上确保了粮食安全，然而它们的环境适应性相对较低，特别是不耐受高温和盐碱。
平均气温每升高1℃，会造成水稻、小麦、玉米等粮食作物3%-8%的减产。当下，由于温室气体排放，全球气候变暖，出现了极端高温天气，耕地盐碱化加剧，导致作物大面积减产。因此，挖掘耐盐碱、耐热基因，开发强抗逆性和高产于一体的作物品种是当务之急。
[具有潜力引发“后绿色革命”]
“最大的困难是对水稻的性状表型进行评价，由于耐盐碱和耐热的性状易受环境影响，不稳定，因此要不断地去‘摸’条件，反复做实验验证，才能获得可靠的结果。”林鸿宣告诉解放日报记者。
林鸿宣2001年学成回国后，一直致力于作物的抗逆境研究。此次，经过6年多的努力，研究团队成功分离克隆了水稻碱-热抗性基因ATT1和ATT2，阐明了它们调控耐盐碱、耐热的新机制，为解决半矮秆品种的抗逆性与产量互相拮抗的瓶颈问题提出了新方案。
研究团队发现这两个水稻耐碱-热基因，通过控制赤霉素的合成来响应碱-热胁迫。在正常条件下，只需适当提高半矮秆水稻品种的赤霉素含量，就可以提高产量；而在逆境胁迫条件下，由于水稻的内源活性赤霉素水平会降低，需要将其调高到中等水平，则可最大程度减少环境胁迫带来的产量损失。
值得一提的是，研究团队还发现ATT2这一基因可以微调赤霉素到最佳中等水平，具有潜力引发未来农业的“后绿色革命”。
这些新发现有望在水稻、小麦、玉米等作物的育种改良中发挥重要作用，不仅可以提高抗逆性，维持其在盐碱、高温等不利环境下的产量稳定，还可以在正常田间条件下提高谷物产量。
