综述:水稻(Oryza sativa L.)高温胁迫耐受性的增强机制与途径

【字体: 时间:2025年07月02日 来源:Journal of Agronomy and Crop Science 3.7

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  (编辑推荐)本综述系统阐释了高温胁迫(HTS)对水稻生长、产量和品质的影响机制,提出通过QTL定位、分子标记辅助育种(MAS)、基因组编辑及先进表型技术等策略培育耐热品种,为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了分子水平解决方案。

  

ABSTRACT
高温胁迫(HTS)已成为气候变化背景下威胁全球粮食安全的核心问题。作为主要粮食作物,水稻的生长发育、产量形成和品质维持均易受HTS影响。研究表明,HTS会干扰水稻的光合作用效率,导致花粉育性下降和籽粒灌浆异常,最终使减产幅度达10-35%。在分子层面,热激蛋白(HSPs)和活性氧(ROS)清除系统构成第一道防御屏障,而钙离子(Ca2+)信号通路和MAPK级联反应则参与热胁迫信号的转导。

分子应答机制
水稻通过三类关键机制响应HTS:

  1. 感知系统:质膜热敏受体(如类受体激酶RLKs)启动早期信号
  2. 蛋白稳态:26S蛋白酶体与分子伴侣协同维持错误折叠蛋白的降解平衡
  3. 表观调控:组蛋白修饰(如H3K4me3)通过改变染色质结构调控热响应基因

分子育种策略
• QTL定位:已鉴定出TT1、TT2等耐热相关数量性状位点
• 基因组编辑:CRISPR/Cas9技术成功敲除OsWRKY11等负调控因子
• 气候智能型品种:过表达OsHSP18.6的转基因株系在40℃下产量提升22%

前沿技术整合
高光谱成像与无人机表型平台实现群体水平的耐热性快速筛查,结合机器学习算法可预测潜在耐热基因模块。

Conflicts of Interest
作者声明无利益冲突。

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